JPH10300421A - Distance measuring device - Google Patents
Distance measuring deviceInfo
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- JPH10300421A JPH10300421A JP9123049A JP12304997A JPH10300421A JP H10300421 A JPH10300421 A JP H10300421A JP 9123049 A JP9123049 A JP 9123049A JP 12304997 A JP12304997 A JP 12304997A JP H10300421 A JPH10300421 A JP H10300421A
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- light
- polarization direction
- signal
- polarization
- signal light
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- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 リフレクタのように反射光の偏光方向を90
度回転させる対象物の距離も、キャッツアイのように反
射光の偏光方向を回転させない対象物の距離も測距する
ことができる光ヘテロダイン方式の距離を提供する。
【解決手段】 レーザー光LBを偏光ビームスプリッタ
5で信号光LSと参照光LRに分離し、参照光LRの光
路に1/4波長板6とミラー7を配置し、信号光の投受
光光路に偏光方向変換装置10とスキャンミラー8を設
ける。対象物がリフレクタの場合には、偏光方向変換装
置10の1/4波長板11を光路中に挿入すると、信号
光と参照光のいずれもが偏光ビームスプリッタ5で同じ
方向へ導かれる。対象物がキャッツアイの場合には、偏
光方向変換装置10の1/4波長板11を光路外へ外す
と、信号光と参照光のいずれもが偏光ビームスプリッタ
5で同じ方向へ導かれる。
(57) [Summary] [PROBLEMS] To change the polarization direction of reflected light to 90 like a reflector.
Provided is an optical heterodyne type distance capable of measuring both the distance of an object to be rotated by degrees and the distance of an object which does not rotate the polarization direction of reflected light such as a cat's eye. SOLUTION: A laser beam LB is separated into a signal beam LS and a reference beam LR by a polarization beam splitter 5, a quarter-wave plate 6 and a mirror 7 are arranged on an optical path of the reference beam LR, and the laser beam LB is disposed on an optical path of the signal beam. A polarization direction changing device 10 and a scan mirror 8 are provided. When the object is a reflector, when the quarter-wave plate 11 of the polarization direction conversion device 10 is inserted into the optical path, both the signal light and the reference light are guided in the same direction by the polarization beam splitter 5. When the object is a cat's eye, when the quarter-wave plate 11 of the polarization direction conversion device 10 is removed out of the optical path, both the signal light and the reference light are guided in the same direction by the polarization beam splitter 5.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は距離測定装置に関す
る。具体的には、光ヘテロダイン方式の測距原理に基づ
いて対象物までの距離を計測するための距離測定装置に
関する。[0001] The present invention relates to a distance measuring device. More specifically, the present invention relates to a distance measuring device for measuring a distance to an object based on a principle of optical heterodyne ranging.
【0002】[0002]
【従来の技術】車載用などに用いられている従来の光ヘ
テロダイン方式距離測定装置にあっては、図9に示すよ
うに、投光部2から出射されたレーザー光LBを偏光ビ
ームスプリッタ5に入射させ、レーザー光LBの一部
(S偏光成分)を信号光LSとして偏光ビームスプリッ
タ5に透過させて前方へ出射し、残り(P偏光成分)の
レーザー光LBを参照光LRとして偏光ビームスプリッ
タ5で反射させている。そして、偏光ビームスプリッタ
5を透過した信号光LSをスキャンミラー8に入射さ
せ、スキャンミラー8によって信号光LSを対象物の検
知領域に向けて走査している。対象物9がリフレクタ
(多数のピラミッド状をした反射部[コーナーキュー
ブ]を有する反射板で、入射光を2回反射させることに
よって元の方向へ光を反射するもの)である場合には、
リフレクタで反射した直線偏光は反射前と反射後とでは
偏光面が90度回転するので、対象物9で反射して戻っ
てきた信号光LS(P偏光成分)はスキャンミラー8で
反射して偏光ビームスプリッタ5に入射すると、偏光ビ
ームスプリッタ5で反射される。2. Description of the Related Art In a conventional optical heterodyne type distance measuring apparatus used for a vehicle or the like, a laser beam LB emitted from a light projecting section 2 is applied to a polarizing beam splitter 5 as shown in FIG. The laser beam LB is made to enter, and a part (S-polarized light component) of the laser light LB is transmitted through the polarization beam splitter 5 as the signal light LS and emitted forward, and the remaining (P-polarized light component) laser light LB is used as the reference light LR as a polarization beam splitter. 5 is reflected. Then, the signal light LS transmitted through the polarization beam splitter 5 is made incident on the scan mirror 8, and the scan mirror 8 scans the signal light LS toward the detection area of the object. When the object 9 is a reflector (a reflecting plate having a number of pyramid-shaped reflecting portions [corner cubes] and reflecting light in the original direction by reflecting incident light twice),
Since the plane of polarization of the linearly polarized light reflected by the reflector is rotated by 90 degrees between before and after the reflection, the signal light LS (P-polarized component) reflected by the object 9 and returned is reflected by the scan mirror 8 and polarized. When the light enters the beam splitter 5, it is reflected by the polarization beam splitter 5.
【0003】一方、偏光ビームスプリッタ5で反射した
参照光LR(P偏光)は1/4波長板6を透過すると円
偏光となって固定ミラー7で反射され、再び1/4波長
板6を透過すると円偏光からS偏光に変化し、偏光ビー
ムスプリッタ5を透過する。On the other hand, the reference light LR (P-polarized light) reflected by the polarization beam splitter 5 becomes circularly polarized when transmitted through the quarter-wave plate 6, reflected by the fixed mirror 7, and transmitted again through the quarter-wave plate 6. Then, the light is changed from circularly polarized light to S-polarized light and transmitted through the polarization beam splitter 5.
【0004】従って、偏光ビームスプリッタ5で反射し
た信号光LSと偏光ビームスプリッタ5を透過した参照
光LRを1/2波長板15に透過させることによって信
号光LSと参照光LRを干渉させてビート信号を発生さ
せ、このビート信号に基づいて対象物9までの距離を計
測できるようになる。Accordingly, the signal light LS reflected by the polarization beam splitter 5 and the reference light LR transmitted through the polarization beam splitter 5 are transmitted through the half-wave plate 15, thereby causing the signal light LS and the reference light LR to interfere with each other and beat. A signal is generated, and the distance to the object 9 can be measured based on the beat signal.
【0005】しかしながら、このような構造の光ヘテロ
ダイン方式距離測定装置にあっては、対象物9がキャッ
ツアイ(例えば、車両や道路などに設けられている平面
的な反射標識など)の場合には、信号光LSは対象物9
で反射する際に偏光方向は回転しないので、図9に2点
鎖線で示すように、偏光ビームスプリッタ5に入射した
信号光LS(S偏光)は偏光ビームスプリッタ5を透過
してしまい、信号光LSと参照光LRとが干渉せず、キ
ャッツアイのような対象物9が測距不能になるという問
題があった。However, in the optical heterodyne type distance measuring apparatus having such a structure, when the object 9 is a cat's eye (for example, a flat reflective sign provided on a vehicle or a road), , The signal light LS is the object 9
Since the polarization direction does not rotate when the light is reflected by the polarization beam splitter, the signal light LS (S-polarized light) incident on the polarization beam splitter 5 passes through the polarization beam splitter 5 as shown by a two-dot chain line in FIG. There is a problem that the object 9 such as a cat's eye cannot measure the distance because the LS and the reference light LR do not interfere with each other.
【0006】そこで、キャッツアイのような対象物9を
検出可能にするためには、図10に示すように、信号光
LSの投光光路と受光光路に1/4波長板51を挿入す
ることが考えられる。この距離測定装置にあっては、偏
光ビームスプリッタ5を透過してS偏光となった信号光
LSは1/4波長板51を透過することによって円偏光
となり、キャッツアイのような対象物9で反射した信号
光LSは1/4波長板51で円偏光からP偏光に変化す
るので、偏光ビームスプリッタ5で反射し、参照光LR
と干渉させて測距することが可能になる。Therefore, in order to make it possible to detect an object 9 such as a cat's eye, as shown in FIG. 10, a quarter-wave plate 51 must be inserted in the light projecting light path and the light receiving light path of the signal light LS. Can be considered. In this distance measuring device, the signal light LS that has passed through the polarizing beam splitter 5 and has become S-polarized light has become circularly polarized light by passing through the quarter-wave plate 51, and has been reflected by the object 9 such as a cat's eye. Since the reflected signal light LS changes from circularly polarized light to P-polarized light by the 板 wavelength plate 51, it is reflected by the polarization beam splitter 5 and becomes the reference light LR.
And the distance can be measured.
【0007】しかし、このようにして光ヘテロダイン方
式距離測定装置を改良しても、対象物9がリフレクタの
場合には、信号光LSは対象物9で反射する際に偏光方
向が90度回転するので、偏光ビームスプリッタ5を透
過した信号光LSは円偏光からS偏光に戻るので、図1
0に2点鎖線で示すように、偏光ビームスプリッタ5に
入射した信号光LS(S偏光)は偏光ビームスプリッタ
5を透過してしまい、信号光LSと参照光LRとが干渉
せず、リフレクタのような対象物9が測距不能になると
いう問題があった。However, even if the optical heterodyne type distance measuring apparatus is improved in this way, when the object 9 is a reflector, the polarization direction of the signal light LS is rotated by 90 degrees when reflected by the object 9. Therefore, the signal light LS transmitted through the polarization beam splitter 5 returns from circularly polarized light to S-polarized light.
As indicated by a two-dot chain line at 0, the signal light LS (S-polarized light) incident on the polarization beam splitter 5 passes through the polarization beam splitter 5, so that the signal light LS and the reference light LR do not interfere with each other, and There was a problem that such an object 9 could not be measured.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】本発明は叙上の従来例
の欠点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、リフレクタとキャッツアイのような異なる対象
物の距離をいずれも測距することができる距離測定装置
を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned drawbacks of the prior art, and has as its object to reduce the distance between different objects such as a reflector and a cat's eye. An object of the present invention is to provide a distance measuring device capable of measuring a distance.
【0009】[0009]
【発明の開示】本発明の距離測定装置は、光ビームを偏
光方向の異なる信号光と参照光とに分け、対象物で反射
された信号光と参照光を合成することによって生じるビ
ート信号に基づいて対象物までの距離を計測する距離測
定装置において、前記信号光が投光光路と受光光路を通
過する間に直線偏光の偏光方向を90度回転させる偏光
方向回転手段を、信号光の投光光路と受光光路のうち少
なくとも一方に設け、当該偏光方向回転手段を作動状態
と非作動状態とに切り替え可能にしたことを特徴として
いる。DISCLOSURE OF THE INVENTION A distance measuring apparatus according to the present invention divides a light beam into signal light and reference light having different polarization directions, and based on a beat signal generated by combining the signal light reflected by the object and the reference light. A distance measuring device for measuring a distance to a target object by using a polarization direction rotating means for rotating the polarization direction of linearly polarized light by 90 degrees while the signal light passes through a light projecting light path and a light receiving light path. It is provided on at least one of an optical path and a light receiving optical path, and the polarization direction rotating means can be switched between an operating state and a non-operating state.
【0010】ここで、信号光が投光光路と受光光路を通
過する間に直線偏光の偏光方向を90度回転させる偏光
方向回転手段としては、1/4波長板、印加電圧をコン
トロールすることにより一方の偏光方向の光の位相を4
分の1波長遅延させるカー効果やボッケルス効果を利用
した素子、偏光方向を90度又は45度回転させる旋光
性物質やファラデー効果を利用した素子などを用いるこ
とができる。Here, as the polarization direction rotating means for rotating the polarization direction of the linearly polarized light by 90 degrees while the signal light passes through the light projecting light path and the light receiving light path, a 波長 wavelength plate and an applied voltage are controlled. The phase of light in one polarization direction is 4
An element using the Kerr effect or the Bockels effect that delays by one-half wavelength, an optical rotatory substance that rotates the polarization direction by 90 degrees or 45 degrees, an element using the Faraday effect, and the like can be used.
【0011】上記距離測定装置にあっては、信号光が投
光光路と受光光路を通過する間に直線偏光の偏光方向を
90度回転させる偏光方向回転手段を設けているので、
当該偏光方向回転手段を作動状態と非作動状態とに切り
替えることにより、受光光路に戻ってきた信号光の偏光
方向を90度異ならせることができる。従って、リフレ
クタのような対象物とキャッツアイのような対象物とで
反射した信号光の偏光方向が90度異なる場合でも、偏
光方向回転手段を作動状態又は非作動状態にすることに
より、偏光ビームスプリッタのような光合成手段で信号
光と参照光とを同じ方向へ導いて干渉させることができ
る。In the above distance measuring device, there is provided a polarization direction rotating means for rotating the polarization direction of the linearly polarized light by 90 degrees while the signal light passes through the light projecting light path and the light receiving light path.
By switching the polarization direction rotating means between the active state and the inactive state, the polarization direction of the signal light returning to the light receiving optical path can be made different by 90 degrees. Therefore, even when the polarization directions of the signal light reflected by the object such as the reflector and the object such as the cat's eye are different by 90 degrees, the polarization beam can be turned on or off by operating the polarization direction rotating means. Signal light and reference light can be guided in the same direction and interfere with each other by a light combining means such as a splitter.
【0012】具体的にいうと、投光ビームを偏光分離手
段で信号光と参照光に分離し、参照光の光路に偏光方向
を90度回転させる素子と光反射器とを配置し、信号光
の光路に信号光の偏光方向を90度回転させる偏光方向
回転手段と信号光を検知領域に向けて走査する光走査手
段とを設けた距離測定装置の場合には、例えば対象物が
リフレクタであれば、信号光の光路側の偏光方向回転手
段を非作動状態にする。このときには、偏光ビームスプ
リッタによって信号光と参照光がそれぞれ例えばS偏光
成分とP偏光成分に分離される。参照光はミラーで反射
して偏光ビームスプリッタに入射する際には、S偏光に
変換されている。信号光は対象物で反射する際に偏光方
向が90度回転するので、偏光ビームスプリッタに入射
する際にはP偏光に変換されている。従って、信号光と
参照光とは偏光ビームスプリッタで合成され、測距可能
となる。More specifically, the light beam is separated into signal light and reference light by a polarization splitting means, and an element for rotating the polarization direction by 90 degrees and a light reflector are arranged in the optical path of the reference light, and the signal light is reflected. In the case of a distance measuring apparatus provided with a polarization direction rotating means for rotating the polarization direction of the signal light by 90 degrees in the optical path and an optical scanning means for scanning the signal light toward the detection area, for example, the object may be a reflector. For example, the polarization direction rotating means on the optical path side of the signal light is deactivated. At this time, the signal beam and the reference beam are separated into, for example, an S-polarized component and a P-polarized component by the polarization beam splitter, respectively. When the reference light is reflected by the mirror and enters the polarization beam splitter, it is converted into S-polarized light. When the signal light is reflected by the object, the polarization direction is rotated by 90 degrees, so that the signal light is converted into P-polarized light when entering the polarization beam splitter. Therefore, the signal light and the reference light are combined by the polarization beam splitter, and the distance can be measured.
【0013】また、例えば対象物がキャッツアイであれ
ば、信号光の光路側の偏光方向回転手段を作動状態にす
る。この場合には、信号光は対象物で反射する際には偏
光方向は回転せず、偏光方向回転手段で偏光方向が90
度回転するので、信号光は偏光ビームスプリッタに入射
する際にはS偏光に変換されている。従って、信号光と
参照光とは偏光ビームスプリッタで合成され、測距可能
となる。For example, if the object is a cat's eye, the polarization direction rotating means on the optical path side of the signal light is activated. In this case, when the signal light is reflected by the object, the polarization direction is not rotated, and the polarization direction is rotated by the polarization direction rotating means.
The signal light is converted to S-polarized light when entering the polarization beam splitter because the signal light is rotated by degrees. Therefore, the signal light and the reference light are combined by the polarization beam splitter, and the distance can be measured.
【0014】従って、本発明の距離測定装置によれば、
リフレクタのように反射時に偏光方向を90度回転させ
る対象物も、キャッツアイのように反射時に偏光方向を
回転させない対象物も測距可能になる。Therefore, according to the distance measuring device of the present invention,
It is possible to measure an object such as a reflector whose polarization direction is rotated by 90 degrees at the time of reflection and an object such as a cat's eye whose polarization direction is not rotated at the time of reflection.
【0015】また、偏光方向回転手段を所定周期毎に作
動状態と非作動状態とに切り替わるようにすれば、リフ
レクタのような対象物とキャッツアイのような対象物を
交互に検出できるので、いずれの対象物も測定すること
ができる。If the polarization direction rotating means is switched between an operating state and a non-operating state at predetermined intervals, an object such as a reflector and an object such as a cat's eye can be detected alternately. Can also be measured.
【0016】また、偏光方向回転手段をスイッチ操作に
より作動状態と非作動状態とに切り替えられるようにす
れば、スイッチ操作によってリフレクタのような対象物
を検出可能なモードと、キャッツアイのような対象物を
検出可能なモードとに切り替えることができる。If the polarization direction rotating means can be switched between an operating state and a non-operating state by operating a switch, a mode in which an object such as a reflector can be detected by operating the switch and an object such as a cat's eye can be detected. The mode can be switched to a mode in which an object can be detected.
【0017】[0017]
(光学系)図1は、本発明の一実施形態による光ヘテロ
ダイン方式距離測定装置の光学系1を示す図である。ま
ず、この光学系1について説明する。投光部2は、レー
ザー光LBを発生するレーザーダイオード(LD)3
と、レーザーダイオード3から出射されたレーザー光L
Bをコリメートするコリメートレンズ4とからなる。投
光部2の前方には第一偏光ビームスプリッタ(PBS)
5が配置されており、投光部2から出射されたコリメー
トレーザー光LBは、第一偏光ビームスプリッタ5によ
って信号光LSと参照光LRに分離される。第一偏光ビ
ームスプリッタ5はS偏光成分を透過させ、P偏光成分
を反射させるから、信号光LSは第一偏光ビームスプリ
ッタ5を透過してS偏光成分の光となり、参照光LRは
第一偏光ビームスプリッタ5で反射してP偏光成分の光
となる。(Optical System) FIG. 1 is a view showing an optical system 1 of an optical heterodyne type distance measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. First, the optical system 1 will be described. The light projecting unit 2 includes a laser diode (LD) 3 that generates a laser beam LB.
And the laser light L emitted from the laser diode 3
And a collimating lens 4 for collimating B. A first polarizing beam splitter (PBS) is provided in front of the light emitting section 2
The collimated laser beam LB emitted from the light projecting unit 2 is separated by the first polarizing beam splitter 5 into a signal beam LS and a reference beam LR. Since the first polarization beam splitter 5 transmits the S polarization component and reflects the P polarization component, the signal light LS passes through the first polarization beam splitter 5 to become light of the S polarization component, and the reference light LR is the first polarization light. The light is reflected by the beam splitter 5 and becomes P-polarized light.
【0018】第一偏光ビームスプリッタ5の反射側に
は、1/4波長板6と固定ミラー7とが配置されてお
り、第一偏光ビームスプリッタ5で反射したP偏光成分
の参照光LRは1/4波長板6を通過することによって
円偏光に変換される。円偏光になった参照光LRは固定
ミラー7で反射し、再び1/4波長板6を通過し、参照
光LRは1/4波長板6によって再び円偏光から直線偏
光に戻る。このとき直線偏光の偏光方向は元の方向から
90度回転するので、元のP偏光成分からS偏光成分に
変換されて再び第一偏光ビームスプリッタ5に入射す
る。第一偏光ビームスプリッタ5はS偏光成分の光を透
過させるので、この参照光LRは第一偏光ビームスプリ
ッタ5を透過する。On the reflection side of the first polarizing beam splitter 5, a quarter-wave plate 6 and a fixed mirror 7 are arranged, and the reference light LR of the P-polarized light component reflected by the first polarizing beam splitter 5 is one. The light is converted into circularly polarized light by passing through the 波長 wavelength plate 6. The circularly polarized reference light LR is reflected by the fixed mirror 7 and again passes through the quarter-wave plate 6, and the reference light LR is returned from the circularly-polarized light to the linearly-polarized light by the quarter-wave plate 6. At this time, since the polarization direction of the linearly polarized light is rotated by 90 degrees from the original direction, the linearly polarized light is converted from the original P-polarized light component to the S-polarized light component, and is incident on the first polarization beam splitter 5 again. Since the first polarization beam splitter 5 transmits S-polarized light, the reference light LR transmits through the first polarization beam splitter 5.
【0019】一方、第一偏光ビームスプリッタ5を透過
したS偏光成分の信号光LSは、第一偏光ビームスプリ
ッタ5の透過側に配置されている光スキャナのスキャン
ミラー8によって反射され、対象物9ないし検知領域に
向けて走査される。ここで、第一偏光ビームスプリッタ
5とスキャンミラー8の中間には、図2(a)(b)に
示すような偏光方向変換装置10が配置されている。On the other hand, the signal light LS of the S polarization component transmitted through the first polarization beam splitter 5 is reflected by the scan mirror 8 of the optical scanner disposed on the transmission side of the first polarization beam splitter 5, and Or scanning towards the sensing area. Here, a polarization direction conversion device 10 as shown in FIGS. 2A and 2B is arranged between the first polarization beam splitter 5 and the scan mirror 8.
【0020】偏光方向変換装置10は、図2(a)
(b)に示すように、複数に分割された(図では4分割
しているが、2分割や6分割等でもよい)各領域に1/
4波長(λ/4)板11とガラス板12とを交互に設け
た回転板13をパルスステップモータ14で一定速度
で、又は間欠的に回転させるようにしたものであり、回
転板13の回転角度によって信号光LSがガラス板12
を通過したり、1/4波長板11を通過したりする。パ
ルスステップモータ14は制御演算部25からの信号に
よって制御されており、回転板13の回転速度は、スキ
ャンミラー8による2スキャンの間に回転板13の1領
域が信号光LSの光路を通過するように定めてある。従
って、回転板13がn個の1/4波長板領域とn個のガ
ラス板領域とからなっている場合には、回転板13が1
回転する間に信号光LSは4n回スキャンされる。FIG. 2A shows the polarization direction changing device 10.
As shown in (b), each divided region is divided into four (in the figure, divided into four, but may be divided into two, six, etc.).
A rotating plate 13 provided with four wavelength (λ / 4) plates 11 and glass plates 12 alternately is rotated at a constant speed or intermittently by a pulse step motor 14. Depending on the angle, the signal light LS is
Or through the quarter-wave plate 11. The pulse step motor 14 is controlled by a signal from the control calculation unit 25. The rotation speed of the rotary plate 13 is such that one area of the rotary plate 13 passes through the optical path of the signal light LS during two scans by the scan mirror 8. It is defined as follows. Therefore, when the rotating plate 13 includes n quarter-wave plate regions and n glass plate regions, the rotating plate 13 is
While rotating, the signal light LS is scanned 4n times.
【0021】いま、回転板13の1/4波長板11の領
域が信号光LSの光路上にあるとすると、第一偏光ビー
ムスプリッタ5を透過したS偏光成分の信号光LSは1
/4波長板11を通過することによって円偏光に変換さ
れる。円偏光になった信号光LSはスキャンミラー8で
反射され、対象物9に走査される。対象物9で反射され
た信号光LSは、再びスキャンミラー8と1/4波長板
11を通過し、1/4波長板11によって再び円偏光か
ら直線偏光に戻されて第一偏光ビームスプリッタ5に入
射する。このとき、対象物9がキャッツアイのように反
射時に偏光方向を回転させないものである場合には、信
号光LSが1/4波長板11を通過する際に、偏光方向
が90度回転するので、信号光LSは元のS偏光成分か
らP偏光成分に変換されて第一偏光ビームスプリッタ5
に入射し、第一偏光ビームスプリッタ5で反射される。
この結果、P偏光成分の信号光LSとS偏光成分の参照
光LRとは、同じ方向すなわち受光部側へ導かれること
になる。Now, assuming that the area of the quarter-wave plate 11 of the rotating plate 13 is on the optical path of the signal light LS, the signal light LS of the S-polarized component transmitted through the first polarizing beam splitter 5 is 1
The light is converted into circularly polarized light by passing through the 波長 wavelength plate 11. The circularly polarized signal light LS is reflected by the scan mirror 8 and is scanned on the object 9. The signal light LS reflected by the object 9 passes through the scan mirror 8 and the 波長 wavelength plate 11 again, is returned from the circularly polarized light to the linearly polarized light again by the 1 / wavelength plate 11, and is returned to the first polarization beam splitter 5. Incident on. At this time, when the object 9 does not rotate the polarization direction at the time of reflection, such as a cat's eye, the polarization direction rotates 90 degrees when the signal light LS passes through the quarter-wave plate 11. , The signal light LS is converted from the original S-polarized light component to the P-polarized light component, and
And is reflected by the first polarizing beam splitter 5.
As a result, the signal light LS of the P polarization component and the reference light LR of the S polarization component are guided in the same direction, that is, toward the light receiving unit.
【0022】一方、対象物9がリフレクタのように反射
時に偏光方向を90度回転させる場合には、信号光LS
が対象物9で反射する際に偏光方向が90度回転し、さ
らに1/4波長板11を通過する際に90度回転するの
で、結局180度偏光方向が回転することになる。この
結果、信号光LSは元のS偏光成分から再びS偏光成分
に変換されて第一偏光ビームスプリッタ5に入射し、第
一偏光ビームスプリッタ5を透過する。従って、この場
合には、S偏光成分の信号光LSは受光部側へは導かれ
ないことになる。On the other hand, when the object 9 rotates the polarization direction by 90 degrees at the time of reflection like a reflector, the signal light LS
Is reflected by the object 9, the polarization direction is rotated by 90 degrees, and further, it is rotated by 90 degrees when passing through the quarter-wave plate 11, so that the polarization direction is eventually rotated by 180 degrees. As a result, the signal light LS is converted again from the original S-polarized light component to the S-polarized light component, enters the first polarization beam splitter 5, and passes through the first polarization beam splitter 5. Therefore, in this case, the signal light LS of the S polarization component is not guided to the light receiving unit side.
【0023】これに対し、回転板13のガラス板12の
領域が信号光LSの光路上にあるとすると、第一偏光ビ
ームスプリッタ5を透過したS偏光成分の信号光LSは
ガラス板12を透過してスキャンミラー8で反射され、
対象物9に走査される。対象物9で反射された信号光L
Sは、再びスキャンミラー8とガラス板12を通過し、
第一偏光ビームスプリッタ5に入射する。このとき、対
象物9がリフレクタのように反射時に偏光方向を90度
回転させるものである場合には、対象物9で反射した信
号光LSは偏光方向が90度回転してP偏光成分となっ
ているから、第一偏光ビームスプリッタ5で反射する。
この結果、P偏光成分の信号光LSとS偏光成分の参照
光LRとは、同じ方向すなわち受光部側へ導かれること
になる。On the other hand, assuming that the area of the glass plate 12 of the rotating plate 13 is on the optical path of the signal light LS, the signal light LS of the S-polarized component transmitted through the first polarization beam splitter 5 is transmitted through the glass plate 12. And reflected by the scan mirror 8,
The object 9 is scanned. The signal light L reflected by the object 9
S again passes through the scan mirror 8 and the glass plate 12,
The light enters the first polarization beam splitter 5. At this time, when the object 9 rotates the polarization direction by 90 degrees when reflected like a reflector, the signal light LS reflected by the object 9 rotates the polarization direction by 90 degrees to become a P-polarized component. Therefore, the light is reflected by the first polarization beam splitter 5.
As a result, the signal light LS of the P polarization component and the reference light LR of the S polarization component are guided in the same direction, that is, toward the light receiving unit.
【0024】一方、対象物9がキャッツアイのように反
射時に偏光方向を90度回転させない場合には、信号光
LSが対象物9で反射する際に偏光方向は回転しないか
ら、信号光LSがガラス板12を通過すると、結局信号
光LSは元のS偏光成分のままで第一偏光ビームスプリ
ッタ5に入射する。この結果、信号光LSは第一偏光ビ
ームスプリッタ5を透過する。従って、この場合には、
S偏光成分の信号光LSは受光部側へは導かれないこと
になる。On the other hand, when the polarization direction is not rotated by 90 degrees when the object 9 is reflected like a cat's eye, the polarization direction does not rotate when the signal light LS is reflected by the object 9, so that the signal light LS is not reflected. After passing through the glass plate 12, the signal light LS eventually enters the first polarization beam splitter 5 while maintaining the original S-polarized component. As a result, the signal light LS passes through the first polarization beam splitter 5. Therefore, in this case,
The signal light LS of the S polarization component is not guided to the light receiving unit side.
【0025】偏光方向変換装置10の回転板13が回転
することにより、対象物9がリフレクタであってもキャ
ッツアイであっても、受光側には、P偏光成分の信号光
LSとS偏光成分の参照光LRとが、同時に受光側へ導
かれることになる。この第一偏光ビームスプリッタ5の
受光側には、1/2波長(λ/2)板15と第二偏光ビ
ームスプリッタ16とが配設され、第二偏光ビームスプ
リッタ16の透過側及び反射側にはそれぞれフォトダイ
オード等の受光素子17,18が配置されている。この
1/2波長板15の電気的主軸方向は、信号光LSと参
照光LRのP偏光方向及びS偏光方向に対して傾いてい
るので、P偏光成分の信号光LSとS偏光成分の参照光
LRが1/2波長板15を通過すると、信号光LSと参
照光LRの偏光方向が回転していずれもP偏光成分とS
偏光成分とを持つようになる。その結果、信号光LSと
参照光LRはいずれも、その一部つまりS偏光成分の光
が第二偏光ビームスプリッタ16を透過して受光素子1
7に入射する。また、信号光LSと参照光LRのうちP
偏光成分の光は第二偏光ビームスプリッタ16で反射し
て受光素子18に入射する。こうして受光素子17に入
射した信号光LSと参照光LRとは互いに偏光方向(S
偏光成分)が一致しているため、受光素子17ではビー
ト信号が発生する。同じく、受光素子18に入射した信
号光LSと参照光LRとは互いに偏光方向(P偏光成
分)が一致しているため、受光素子18ではビート信号
が発生する。When the rotating plate 13 of the polarization direction changing device 10 rotates, whether the object 9 is a reflector or a cat's eye, the P-polarized signal light LS and the S-polarized light Is simultaneously guided to the light receiving side. A 波長 wavelength (λ / 2) plate 15 and a second polarizing beam splitter 16 are disposed on the light receiving side of the first polarizing beam splitter 5, and are disposed on the transmitting side and the reflecting side of the second polarizing beam splitter 16. Are provided with light receiving elements 17, 18 such as photodiodes, respectively. The electrical principal axis direction of the half-wave plate 15 is inclined with respect to the P-polarization direction and the S-polarization direction of the signal light LS and the reference light LR. When the light LR passes through the half-wave plate 15, the polarization directions of the signal light LS and the reference light LR are rotated, and both the P-polarized light component and the S-polarized light are transmitted.
It has a polarization component. As a result, a part of the signal light LS and the reference light LR, that is, the light of the S-polarized component passes through the second polarization beam splitter 16 and the light-receiving element 1
7 is incident. Also, of the signal light LS and the reference light LR, P
The polarized light component is reflected by the second polarizing beam splitter 16 and enters the light receiving element 18. Thus, the signal light LS and the reference light LR that have entered the light receiving element 17 have a polarization direction (S
Since the (polarization components) match, a beat signal is generated in the light receiving element 17. Similarly, since the signal light LS and the reference light LR that have entered the light receiving element 18 have the same polarization direction (P polarization component), a beat signal is generated in the light receiving element 18.
【0026】さらに、受光素子17から出力される光電
流(ビート信号)と受光素子18から出力される光電流
(ビート信号)とは差動増幅器19に入力され、差動増
幅器19からは電気信号が出力される。Further, a photocurrent (beat signal) output from the light receiving element 17 and a photocurrent (beat signal) output from the light receiving element 18 are input to a differential amplifier 19, and an electric signal is output from the differential amplifier 19. Is output.
【0027】図3は上記のような光学系1により受光素
子17,18の部分でビート信号が発生する理由を説明
するための概略説明図である(差動増幅器19の部分は
省略する)。投光部2から出射されるレーザー光LB
は、 a0・expj(2πνt) で表わされるとする。ここで、 a0=√(2P0) P0 : 投光部2から出射されるレーザー光LBの光強
度 j=√(−1) ν : レーザー光LBの周波数 t : 時間 である。参照光LRが受光素子17,18に達するまで
の光路長による位相のずれを無視し、参照光強度を PR
=aR 2/2 とすると、受光素子17,18に入射する
参照光LRは、 aR・expj(2πνt) で表わされる。また、レーザーダイオード3の発光周波
数の時間的変化及び対象物9の移動による光ヘテロダイ
ン方式距離測定装置との相対速度の変化によって信号光
LSにΔνの周波数変化が生じるとし、信号光強度を
PS=aS 2/2 とすると、受光素子17,18に入射す
る信号光LSは、 aS・expj[2π(ν+Δν)t] で表わされる。従って、受光素子17,18の変換効率
をηとすると、信号光LSと参照光LRを受光したと
き、受光素子17,18と抵抗R0からなる受光回路に
流れる光電流iは、次式で表わされようなビート信号と
なる。 i=η|aR・expj(2πνt)+aS・expj[2π(ν+Δν)t]|2 =η[aR 2+aS 2+2aR・aS・cos(2πΔνt)] この後、光電流iがバンドパスフィルタ21によって直
流成分を除去されると、光電流iは、次式のようなビー
ト信号iFとなる。 iF=2η・aR・aS・cos(2πΔνt)]FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the reason why a beat signal is generated at the light receiving elements 17 and 18 by the optical system 1 as described above (the differential amplifier 19 is omitted). Laser light LB emitted from light emitting unit 2
Is expressed as a 0 · expj (2πνt). Here, a 0 = √ (2P 0 ) P 0 : light intensity of the laser light LB emitted from the light projecting unit 2 j = √ (−1) ν: frequency of the laser light LB t: time. The reference light LR ignores the phase shift due to the optical path length to reach the light receiving element 17, the reference light intensity P R
= When a R 2/2, the reference light LR enters the light receiving element 17, 18 is represented by a R · expj (2πνt). Further, it is assumed that a frequency change of Δν occurs in the signal light LS due to a temporal change of an emission frequency of the laser diode 3 and a change in a relative speed with respect to the optical heterodyne type distance measuring device due to movement of the object 9,
When P S = a S 2/2 , the signal light LS incident on the light-receiving element 17, 18 is represented by a S · expj [2π (ν + Δν) t]. Therefore, assuming that the conversion efficiency of the light receiving elements 17 and 18 is η, when receiving the signal light LS and the reference light LR, the photocurrent i flowing through the light receiving circuit including the light receiving elements 17 and 18 and the resistor R 0 is expressed by the following equation. The beat signal becomes as shown. i = η | a R · expj (2πνt) + a S · expj [2π (ν + Δν) t] | 2 = η [a R 2 + a S 2 + 2a R · a S · cos (2πΔνt)] Then, the photocurrent i When the DC component is removed by the band-pass filter 21, the photocurrent i becomes a beat signal i F represented by the following equation. i F = 2η · a R · a S · cos (2πΔνt)]
【0028】(処理回路)図4は上記光ヘテロダイン方
式距離測定装置における信号処理回路20を示すブロッ
ク図である。この信号処理回路20は、受光素子17,
18からの信号を処理して対象物9までの距離を演算す
るとともに、投光部2及びスキャンミラー8を駆動制御
する機能を有している。(Processing Circuit) FIG. 4 is a block diagram showing a signal processing circuit 20 in the optical heterodyne type distance measuring apparatus. The signal processing circuit 20 includes a light receiving element 17,
It has a function of processing the signal from 18 to calculate the distance to the object 9 and controlling the driving of the light projecting unit 2 and the scan mirror 8.
【0029】信号処理回路20の受信信号処理部分は、
バンドパスフィルタ21、整流器22、積分器23及び
アナログ/デジタル(A/D)変換器24から構成され
ている。しかして、受光素子17,18から出力された
光電流(ビート信号)iは差動増幅器19へ出力され、
その差動出力はバンドパスフィルタ21を透過する。バ
ンドパスフィルタ21は、図5に示すような透過率スペ
クトルを有している。最大周波数νmaxはレーザーダイ
オード3のスペクトル幅(コヒーレント長)によって決
まるものであって、例えばレーザーダイオード3のコヒ
ーレント長をΔL=10m、光速c(=3×10-8m/se
c)とすると、νmax=c/ΔLより、νmax=30MH
zとなる。よって、光電流iの差動出力信号は、直流成
分とレーザーダイオード3のスペクトル幅によって決ま
る帯域以外の周波数成分を除去される。バンドパスフィ
ルタ21を通過した出力信号(ビート信号iF)の交流
成分は整流器22で整流され、積分器23で積算処理さ
れる。積分器23は、制御演算部(CPU)25からリ
セット信号を受信すると、積分値を0にリセットし、整
流器22から出力される信号を積算し、所定の積分時間
Tが経過すると、そのときの積分値をA/D変換器24
へ出力する。制御演算部25は、A/D変換器24でデ
ジタル信号に変換された積分器出力を受け取ると、積分
器23を再びリセットする。制御演算部25は、積分器
出力の値に基づいて、後記のようにして対象物9までの
距離を演算する。The reception signal processing portion of the signal processing circuit 20
It comprises a band pass filter 21, a rectifier 22, an integrator 23, and an analog / digital (A / D) converter 24. Thus, the photocurrent (beat signal) i output from the light receiving elements 17 and 18 is output to the differential amplifier 19,
The differential output passes through the band pass filter 21. The band-pass filter 21 has a transmittance spectrum as shown in FIG. The maximum frequency ν max is determined by the spectral width (coherent length) of the laser diode 3. For example, the coherent length of the laser diode 3 is ΔL = 10 m, and the light speed c (= 3 × 10 −8 m / se).
Assuming c), from ν max = c / ΔL, ν max = 30 MH
z. Therefore, in the differential output signal of the photocurrent i, the DC component and the frequency components other than the band determined by the spectrum width of the laser diode 3 are removed. The AC component of the output signal (beat signal i F ) that has passed through the band-pass filter 21 is rectified by the rectifier 22 and integrated by the integrator 23. Upon receiving the reset signal from the control operation unit (CPU) 25, the integrator 23 resets the integrated value to 0, integrates the signal output from the rectifier 22, and when a predetermined integration time T has elapsed, the integrated value is reset. A / D converter 24
Output to Upon receiving the integrator output converted to a digital signal by the A / D converter 24, the control operation unit 25 resets the integrator 23 again. The control calculation unit 25 calculates the distance to the object 9 based on the value of the output of the integrator as described later.
【0030】レーザーダイオード駆動回路26は、制御
演算部25からの発光制御信号に基づいてレーザーダイ
オード3を発光させる。レーザーダイオード駆動回路2
6は、変調回路を内蔵しており、制御演算部25からの
発光制御信号に基づいて、積分器23における積分時間
T毎に、レーザーダイオード3を連続(Continuous Wav
e)発光させ(図6(a))、あるいは、デューティー
比50%の強度変調発光させる(図7(a))。The laser diode drive circuit 26 causes the laser diode 3 to emit light based on a light emission control signal from the control operation unit 25. Laser diode drive circuit 2
Reference numeral 6 denotes a built-in modulation circuit that continuously switches the laser diode 3 at every integration time T in the integrator 23 based on a light emission control signal from the control calculation unit 25.
e) Emit light (FIG. 6A) or emit intensity modulated light with a duty ratio of 50% (FIG. 7A).
【0031】光スキャナを駆動する光スキャナ駆動回路
27は、制御演算部25からの信号に基づいて、スキャ
ンミラー8を回転させ、一定周期で信号光LSを走査さ
せる。信号光LSは、偏光方向変換装置10の1/4波
長板11を通過する間に2スキャンされ、ガラス板12
を通過する内に2スキャンされるが、それぞれ2スキャ
ンのうちの1スキャンではレーザーダイオード3は連続
発光し、残りの1スキャンではレーザーダイオード3は
強度変調発光する。The optical scanner drive circuit 27 for driving the optical scanner rotates the scan mirror 8 based on the signal from the control operation unit 25 and scans the signal light LS at a constant period. The signal light LS is scanned twice while passing through the 波長 wavelength plate 11 of the polarization direction conversion device 10 and
Are scanned during the scanning, the laser diode 3 emits light continuously in one of the two scans, and the laser diode 3 emits intensity-modulated light in the remaining one scan.
【0032】次に、上記のような信号処理回路20によ
り対象物9までの距離を求める方法を図6及び図7によ
り説明する。光ヘテロダイン方式距離測定装置は、信号
光LSを走査している走査範囲を複数の検知領域(例え
ば、80領域)に分割し、各検知領域毎に対象物9まで
の距離を計測している。このため、各検知領域毎にレー
ザーダイオード3を連続発光と強度変調発光とに切り替
え、その都度積分器23から積分出力を出力して対象物
9までの距離を演算している。Next, a method of obtaining the distance to the object 9 by the above-described signal processing circuit 20 will be described with reference to FIGS. The optical heterodyne type distance measuring device divides a scanning range where the signal light LS is scanned into a plurality of detection regions (for example, 80 regions), and measures the distance to the object 9 for each detection region. For this reason, the laser diode 3 is switched between continuous light emission and intensity modulated light emission for each detection area, and each time an integrated output is output from the integrator 23 to calculate the distance to the object 9.
【0033】まず、積分器23をリセットすると同時に
レーザーダイオード3を連続発光開始させ、積分器23
の積分時間Tが経過したときに発光を停止する。参照光
LRの光路長は短く、受光素子17,18で受光される
までの遅延時間は無視できるので、受光素子17,18
で受光される参照光LRによる信号(投光信号)は図6
(a)で示される。対象物9までの距離をRとすれば、
信号光LSは、投光タイミングから2R/cだけ遅延し
て受光素子17,18に到達するので、受光素子17,
18で受光される信号光LSによる信号(受光信号)
は、図6(b)で表わされる。従って、投光信号(参照
光)と受光信号(信号光)が干渉して生じるビート信号
は、図6(c)に示すように、両信号の重複期間(2R
/c〜T)で発生する。積分器23におけるビート信号
の積算速度をαとすると、積分時間T後における積分器
23の積分出力I0は、図6(d)に示すように、 I0=α(T−2R/c) で表わされる。ここで、積分時間Tは、遅延時間2R/
cに比べて十分に長くしているので、T>>2R/cと考
えることができる。よって、 I0=αT … となる。積分時間T経過後、積分器23の積分出力I0
は、A/D変換器24を経て制御演算部25へ出力され
る。First, at the same time as resetting the integrator 23, the laser diode 3 is caused to start continuous light emission.
When the integration time T has elapsed, light emission is stopped. Since the optical path length of the reference light LR is short and the delay time until the light is received by the light receiving elements 17 and 18 can be ignored, the light receiving elements 17 and 18 can be ignored.
FIG. 6 shows a signal (light projection signal) based on the reference light LR received by
This is shown in FIG. If the distance to the object 9 is R,
Since the signal light LS arrives at the light receiving elements 17 and 18 with a delay of 2R / c from the light projection timing, the light receiving elements 17 and 18
Signal (light receiving signal) by the signal light LS received at 18
Is represented in FIG. 6 (b). Accordingly, as shown in FIG. 6C, the beat signal generated by the interference between the light projection signal (reference light) and the light reception signal (signal light) is, as shown in FIG.
/ C to T). Assuming that the integration speed of the beat signal in the integrator 23 is α, the integrated output I 0 of the integrator 23 after the integration time T is I 0 = α (T−2R / c) as shown in FIG. Is represented by Here, the integration time T is equal to the delay time 2R /
Since it is sufficiently longer than c, it can be considered that T >> 2R / c. Therefore, I 0 = αT. After the elapse of the integration time T, the integration output I 0 of the integrator 23
Is output to the control operation unit 25 via the A / D converter 24.
【0034】ついで、積分器23をリセットすると同時
にレーザーダイオード3をデューティー比50%、周期
1/νCLK(νCLKは強度変調周波数)で強度変調発光さ
せ、積分器23の積分時間Tが経過したときに発光を停
止する。この受光素子17,18で受光される参照光L
Rによる信号(投光信号)は図7(a)で示される。受
光素子17,18で受光される信号光LSによる信号
(受光信号)は、2R/cだけ遅延するので、図7
(b)で表わされる。従って、投光信号(参照光)と受
光信号(信号光)が干渉して生じるビート信号は、図7
(c)に示すように、周期1/νCLKで、 1/(2νCLK)−(2R/c) の長さとなる。よって、積分器23におけるビート信号
の積算速度をαとすると、積分器23では断続的に積算
処理され、積分時間T後における積分器23の積分出力
I1は、図7(d)に示すように、 I1=α・[1/(2νCLK)−(2R/c)]×(T・νCLK) … で表わされる。積分時間T経過後、積分器23の積分出
力I1は、A/D変換器24を経て制御演算部25へ出
力され、積分器23はリセットされる。Next, at the same time as resetting the integrator 23, the laser diode 3 is caused to emit light with intensity modulation at a duty ratio of 50% and a period of 1 / ν CLK (where ν CLK is an intensity modulation frequency), and the integration time T of the integrator 23 has elapsed. Sometimes stops emitting light. The reference light L received by the light receiving elements 17 and 18
FIG. 7A shows a signal (light projection signal) based on R. Since the signal (light receiving signal) by the signal light LS received by the light receiving elements 17 and 18 is delayed by 2R / c, FIG.
It is represented by (b). Therefore, the beat signal generated by the interference between the light-projected signal (reference light) and the light-receiving signal (signal light) is shown in FIG.
As shown in (c), the period has a length of 1 / (2ν CLK ) − (2R / c) with a period of 1 / ν CLK . Therefore, assuming that the integration speed of the beat signal in the integrator 23 is α, the integration process is performed intermittently in the integrator 23, and the integrated output I 1 of the integrator 23 after the integration time T is as shown in FIG. I 1 = α · [1 / (2ν CLK ) − (2R / c)] × (T · ν CLK ) After integration time T has elapsed, the integration output I 1 of the integrator 23 is outputted to the control arithmetic unit 25 via the A / D converter 24, the integrator 23 is reset.
【0035】制御演算部25は、連続発光による積分器
23の積分出力I0と強度変調発光による積分出力I1が
得られると、両積分出力I0とI1に基づいて対象物9ま
での距離Rを演算する。すなわち、積分出力I0に対す
る積分出力I1の比を求めると、上記式及び式よ
り、 I1/I0=νCLK[1/(2νCLK)−(2R/c)] =(1/2)−(2RνCLK/c) … が得られる。これより、対象物9までの距離Rは、 R=(c/2νCLK)×[1/2−(I1/I0)] … で表わされる。従って、連続発光による積分出力I0に
対する強度変調発光による積分出力I1の比と、強度変
調周波数νCLKとから対象物9までの距離を求めること
ができる。Upon obtaining the integrated output I 0 of the integrator 23 by continuous light emission and the integrated output I 1 by intensity-modulated light emission, the control operation unit 25 calculates the integrated output I 0 and I 1 to the object 9 based on both the integrated outputs I 0 and I 1 . The distance R is calculated. That is, when determining the ratio of the integrated output I 1 for the integral output I 0, the above equation and Equation, I 1 / I 0 = ν CLK [1 / (2ν CLK) - (2R / c)] = (1/2 ) − (2Rν CLK / c). Accordingly, the distance R to the object 9 is represented by R = (c / 2ν CLK ) × [1 / 2− (I 1 / I 0 )]. Therefore, it is possible to determine the ratio of the integration output I 1 by the intensity modulation light emission for the integral output I 0 by continuous emission, the distance from the intensity modulation frequency [nu CLK to the object 9.
【0036】このような方式によれば、光ヘテロダイン
方式において、コヒーレント長の短い安価なレーザー光
LBを用いることができるようになる。また、FM変調
を行なわずに、ヘテロダイン検出が可能になる。さら
に、パルスエコー方式に比べ、S/N比が良好となり、
測定可能距離も長くなる。According to such a system, an inexpensive laser beam LB having a short coherent length can be used in the optical heterodyne system. Further, heterodyne detection can be performed without performing FM modulation. Furthermore, the S / N ratio becomes better than the pulse echo method,
The measurable distance also increases.
【0037】なお、上記実施形態においては、回転板1
3の1/4波長板11とガラス板12のいずれが信号光
LSの光路上にあるときに受光素子17,18でビート
信号が発生したかによって、対象物9の種類(つまり、
リフレクタか、キャッツアイか)を判別することもでき
る。In the above embodiment, the rotating plate 1
The type of the target 9 (that is, the type of the target 9, that is, the one-third 波長 wavelength plate 11 or the glass plate 12 is generated on the optical path of the signal light LS when the beat signal is generated by the light receiving elements 17 and 18).
Reflector or cat's eye).
【0038】(その他の実施形態)図8は本発明の別な
実施形態による偏光方向変換装置28の構成を示す図で
ある。この偏光方向変換装置28は、1/4波長板11
をアクチュエータ29によって上下方向もしくは左右方
向へスライド又は回動させることにより、信号光LSの
光路上へ移動させたり、光路外へ移動させたりするもの
であり、制御演算部25からの指令によってアクチュエ
ータ29を制御することにより、一定周期毎に1/4波
長板11を信号光LSの光路上へ移動させたり、光路外
へ移動させたりする。(Other Embodiments) FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a polarization direction changing device 28 according to another embodiment of the present invention. The polarization direction changing device 28 is provided with the 波長 wavelength plate 11
Is moved on the optical path of the signal light LS or moved out of the optical path by sliding or rotating the actuator 29 in the vertical direction or the horizontal direction by the actuator 29. , The quarter-wave plate 11 is moved on the optical path of the signal light LS or out of the optical path at regular intervals.
【0039】また、上記実施形態では、偏光方向変換手
段10,28は、1/4波長板11を一定周期毎に信号
光LSの光路外から光路上へ、あるいは光路上から光路
外へ移動させているが、操作スイッチの手動操作によっ
て1/4波長板11を信号光LSの光路上へセットさせ
たり、信号光LSの光路外へ外したりするようにしても
よい。この場合には、操作スイッチの操作によって光ヘ
テロダイン方式距離測定装置をキャッツアイのような対
象物を測距可能なモードに切り替えたり、リフレクタの
ような対象物を測距可能なモードに切り替えたりするこ
とができる。In the above-described embodiment, the polarization direction converting means 10 and 28 move the quarter-wave plate 11 from the optical path of the signal light LS to the optical path or from the optical path to the optical path at regular intervals. However, the 波長 wavelength plate 11 may be set on the optical path of the signal light LS or removed from the optical path of the signal light LS by manual operation of the operation switch. In this case, by operating the operation switch, the optical heterodyne type distance measuring device is switched to a mode in which an object such as a cat's eye can be distance-measured or a mode in which an object such as a reflector can be distance-measured. be able to.
【0040】また、上記偏光方向変換装置としては、1
/4波長板11に代えて、印加電圧をコントロールする
ことによって入射光の位相を1/4波長だけ遅延させ
る、ポッケルス効果やカー効果を利用した光学素子を用
いてもよい(図示せず)。Further, as the above-mentioned polarization direction conversion device, 1
Instead of the 波長 wavelength plate 11, an optical element utilizing the Pockels effect or the Kerr effect, which controls the applied voltage to delay the phase of the incident light by 4 wavelength, may be used (not shown).
【0041】あるいは、信号光の投光光路もしくは受光
光路の一方に偏光方向を90度回転させる旋光性物質や
ファラデー素子などを配置してもよい。あるいは、信号
光の投光光路及び受光光路のそれぞれに偏光方向を45
度回転させる旋光性物質やファラデー素子などを配置し
てもよい。Alternatively, an optical rotatory substance or a Faraday element for rotating the polarization direction by 90 degrees may be arranged on one of the light projecting light path and the light receiving light path of the signal light. Alternatively, the polarization direction is set to 45 for each of the light projecting optical path and the receiving optical path
An optically rotating substance or a Faraday element that is rotated by an angle may be arranged.
【図1】本発明の一実施形態による光ヘテロダイン方式
距離測定装置の光学系を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an optical system of an optical heterodyne type distance measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図2】(a)(b)は偏光方向変換手段の構造を示す
正面図及び平面図である。FIGS. 2A and 2B are a front view and a plan view showing the structure of a polarization direction changing means.
【図3】受光部でビート信号が発生する原理を説明する
概略説明図である。FIG. 3 is a schematic explanatory diagram illustrating a principle of generating a beat signal in a light receiving unit.
【図4】同上の光ヘテロダイン方式距離測定装置の信号
処理回路の構成を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a signal processing circuit of the optical heterodyne type distance measuring apparatus according to the first embodiment;
【図5】バンドパスフィルタの透過率スペクトルを示す
図である。FIG. 5 is a diagram showing a transmittance spectrum of a bandpass filter.
【図6】連続発光時における信号処理回路の各部の波形
図である。FIG. 6 is a waveform diagram of each part of the signal processing circuit during continuous light emission.
【図7】強度変調発光時における信号処理回路の各部の
波形図である。FIG. 7 is a waveform diagram of each part of the signal processing circuit during intensity-modulated light emission.
【図8】偏光方向変換装置の別な実施形態を示す概略図
である。FIG. 8 is a schematic diagram showing another embodiment of the polarization direction conversion device.
【図9】従来の光ヘテロダイン方式距離測定装置の構成
を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a conventional optical heterodyne type distance measuring apparatus.
【図10】従来の光ヘテロダイン方式距離測定装置の改
良例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an improved example of a conventional optical heterodyne type distance measuring apparatus.
3 レーザーダイオード 5 第一偏光ビームスプリッタ 8 スキャンミラー 10 偏光方向変換装置 11 1/4波長板 12 ガラス板 13 回転板 14 パルスステップモータ 17,18 受光素子 20 信号処理回路 LB レーザー光 LS 信号光 LR 参照光 Reference Signs List 3 laser diode 5 first polarization beam splitter 8 scan mirror 10 polarization direction conversion device 11 1/4 wavelength plate 12 glass plate 13 rotating plate 14 pulse step motor 17, 18 light receiving element 20 signal processing circuit LB laser light LS signal light LR Reference light
フロントページの続き (71)出願人 597066429 1000 William Pitt Way Pittsburgh,PA 15238, U.S.A. (72)発明者 田村 允彦 アメリカ合衆国ペンシルベニア州ピッツバ ーグ、ウィリアム ピット ウェイ 1000、オプトメーション インコーポレー テッド内Continuation of front page (71) Applicant 597066429 1000 William Pitt Way Pittsburgh, PA 15238, U.S.A. S. A. (72) Inventor Yoshihiko Tamura William Pittway 1000, Pittsburgh, Pennsylvania, USA, within Optmation Inc.
Claims (6)
照光とに分け、対象物で反射された信号光と参照光を合
成させることによって生じるビート信号に基づいて対象
物までの距離を計測する距離測定装置において、 前記信号光が投光光路と受光光路を通過する間に直線偏
光の偏光方向を90度回転させる偏光方向回転手段を、
信号光の投光光路と受光光路のうち少なくとも一方に設
け、当該偏光方向回転手段を作動状態と非作動状態とに
切り替え可能にしたことを特徴とする距離測定装置。1. A light beam is divided into signal light and reference light having different polarization directions, and a distance to the object is measured based on a beat signal generated by combining the signal light reflected by the object and the reference light. In the distance measuring device, the polarization direction rotating means for rotating the polarization direction of linearly polarized light by 90 degrees while the signal light passes through the light projecting light path and the light receiving light path,
A distance measuring device provided on at least one of a light projecting optical path and a light receiving optical path of signal light, wherein the polarization direction rotating means can be switched between an operating state and a non-operating state.
偏光分離手段と、 参照光の光路に配置された、参照光の偏光方向を90度
回転させる素子及び光反射器と、 信号光の光路に配置された、信号光の偏光方向を90度
回転させる偏光方向回転手段及び信号光を検知領域に向
けて走査する光走査手段とを備え、 参照光は前記光反射器で反射することによって再び前記
偏光分離手段に入射し、信号光は測定対象物で反射する
ことによって再び前記偏光分離手段に入射するようにな
った距離測定装置において、 前記偏光方向回転手段を作動状態と非作動状態とに切り
替え可能にしたことを特徴とする、請求項1に記載の距
離測定装置。2. A polarization separating means for separating a projection beam into a signal light and a reference light, an element and an optical reflector arranged in an optical path of the reference light for rotating the polarization direction of the reference light by 90 degrees, and a signal light. A polarization direction rotating means for rotating the polarization direction of the signal light by 90 degrees and an optical scanning means for scanning the signal light toward the detection area, wherein the reference light is reflected by the light reflector. And the signal light is reflected by the object to be measured again so as to be incident on the polarization separation means again. The polarization direction rotation means is activated and deactivated. The distance measurement device according to claim 1, wherein the distance measurement device can be switched between (1) and (2).
作動状態と非作動状態とに切り替わることを特徴とす
る、請求項1に記載の距離測定装置。3. The distance measuring apparatus according to claim 1, wherein said polarization direction rotating means switches between an active state and a non-active state at predetermined intervals.
により作動状態と非作動状態とに切り替えられることを
特徴とする、請求項1に記載の距離測定装置。4. The distance measuring apparatus according to claim 1, wherein the polarization direction rotating means is switched between an operating state and a non-operating state by operating a switch.
板であることを特徴とする、請求項1に記載の距離測定
装置。5. The distance measuring apparatus according to claim 1, wherein said polarization direction rotating means is a quarter wave plate.
ントロールすることにより一方の偏光方向の光の位相を
4分の1波長遅延させる素子であることを特徴とする、
請求項1に記載の距離測定装置。6. The polarization direction rotating means is an element for delaying the phase of light in one polarization direction by a quarter wavelength by controlling an applied voltage.
The distance measuring device according to claim 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9123049A JPH10300421A (en) | 1997-04-24 | 1997-04-24 | Distance measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9123049A JPH10300421A (en) | 1997-04-24 | 1997-04-24 | Distance measuring device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10300421A true JPH10300421A (en) | 1998-11-13 |
Family
ID=14850946
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9123049A Pending JPH10300421A (en) | 1997-04-24 | 1997-04-24 | Distance measuring device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10300421A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011503526A (en) * | 2007-10-09 | 2011-01-27 | ダンマークス テクニスク ユニバーシテット | Coherent lidar system based on semiconductor laser and amplifier |
| US8842262B2 (en) | 2011-05-24 | 2014-09-23 | Denso Corporation | Radar apparatus and light scan apparatus |
| JP2016502073A (en) * | 2012-11-12 | 2016-01-21 | テヒニッシェ ウニヴェルズィテート ハンブルク−ハーブルクTechnische Universitaet Hamburg−Harburg | Lidar measurement system and lidar measurement method |
| KR20190062141A (en) * | 2017-11-27 | 2019-06-05 | 렉스탈 테크놀러지 인크. | Optical sensing device and structured light projector |
-
1997
- 1997-04-24 JP JP9123049A patent/JPH10300421A/en active Pending
Cited By (6)
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| JP2011503526A (en) * | 2007-10-09 | 2011-01-27 | ダンマークス テクニスク ユニバーシテット | Coherent lidar system based on semiconductor laser and amplifier |
| JP2015092184A (en) * | 2007-10-09 | 2015-05-14 | ウインダー フォトニクス エー/エスWindar Photonics A/S | Coherent lidar system based on semiconductor laser and amplifier |
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| US11269193B2 (en) | 2017-11-27 | 2022-03-08 | Liqxtal Technology Inc. | Optical sensing device and structured light projector |
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