JPS6371674A

JPS6371674A - レ−ザ−測距装置

Info

Publication number: JPS6371674A
Application number: JP61217419A
Authority: JP
Inventors: Hidemi Takahashi; 秀実高橋; Minoru Kimura; 実木村; Hiroyuki Naito; 宏之内藤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1986-09-16
Filing date: 1986-09-16
Publication date: 1988-04-01

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野この発明は、レーザー光を用いて対象物までの距離を測
定するレーザー測距装置に関するものである。

従来の技術対象物までの絶対距離をレーザーを用いて測定すること
はロボットの遠隔操作のための視覚情報源として最近注
目されている。このようなレーザー測距装置のなかにＦ
Ｍ−ＣＷレーザーレーダと呼ばれる方式がある。この方
式に関しては例えばアイイーイーイージャーナルオブク
ウオンタムエレクトロニクスＱＥ−８巻９１〜９２頁、
１９７２年　（■ＥＥＥ　　Ｊ、　ＱｕａｎｔｕｍＥ］
ｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、　　ｖｏｌ、ＱＥ−８、ｐｐ９１
〜９２．１９７２）に記載されている。以下、第４図を
参照して、従来のＦＭ−ＣＷレーザーレーダについて説
明する。

第４図においてレーザー１の共振器を構成する全反射鏡
２をピエゾ素子３によって保持する。ピエゾ素子３にか
かる電圧を変調用電源４によって変化させると、共振器
長の変化のためにレーザー光の発振周波数は変調される
。この様子を第５図に示す。変調用電源４に三角波電圧
を印加すると、第５図（ａｌＫ示したようにレーザー光
の発振周波数はｆｌからｆ、に直線的に変化する。図中
実線は送信波、破線は反射波を示し、送信後反射波を受
信するまでの時間ΔｔはΔｔ＝２Ｌで表わされる。こＣのように変調されたレーザー光を第４図に示したように
対象物７に照射する。対象物からの散乱光を部分反射鏡
６によって受光し、検圧器９に導く。

他方、レーザー光の一部を参照光としてビームスプリッ
タ−５によって取り出し、検出器９に導（。

レンズ８はレーザー光の集光のために用いている。

検出されたビート信号の周波数は第５図（ｂ）のように
なり、その周波数は対象物までの距離に比例する。すな
わち、周波数偏移量△ｆ＝ｆ、−ｆ、、変調のくり返し
周波数をｆ、、、ビート信号の周波数をｆｂ、対象物ま
での距離をＬとするとという関係が成り立つ。ここでＣは光の速度である。従
って、周波数分析器１０によってビート信号の周波数を
測定すれば対象物までの距離が求まるわけである。

発明が解決しようとする問題点以上のような構成において全反射鋼２により共振器長を
変化させ、レーザー光の周波数を変調させる方式ではピ
エゾ素子の時間応答性の点から高速なくり返しが不可能
であり、　ｆ、は１ｋＨｚ以下となり、測距精度は制限
を受ける。また、ピエゾ素子が印加電圧に対して直線的
に変化しないといった問題も測距精度を低下させている
。

本発明は以上のような問題点を解決するものであり、精
度のよいレーザー測距装置を提供するものである。

問題点を解決するための手段本発明はレーザー共振器の出力レーザー光を共振器の外
部に設置した音響光学光変調器を用いて周波数変調し、
周波数変調されたレーザー光の一部を参照光としてとり
出すとともに被測定物に照射し、反射光と参照光との周
波数差を検出するようにしたものである。

作　　　　用本発明は上記構成により音響光学光変調器によって周波
数変調を行なうため、周波数偏移量、変調くり返し数を
大きくとることができるとともに、直線的な周波数変調
が行なえるために、精度よい測距を行なうことができる
。

実施例以下、本発明の一実施例を第１図および第２図にもとづ
いて説明する。第４図と同じ部位には同一番号を付しで
ある。

レーザー１の出力光を音響光学光変調器１１に照射し、
回折光を発生させる。レンズ１３はより高速の変調を行
なえるようにレーザー光を集光するために用いて〜・る
。回折光の周波数は音響光学光変調器１１を駆動する変
調用電源１２の発振周波数だけレーザーの発振周波数か
らシフトしている。従って変調用電源１２の発振周波数
を三角波的に変化させれば、第５図に示したのと同様の
周波数変調が行なえる。ここで重要なことはレンズ１４
によって回折光を平行光に戻すことである。

何故なら回折光はその周波数変化に応じて回折角が変化
するため偏向を受け、レーザー光は軸ずれを起こしてい
る。しかし、第２図て示したようにレンズ１４の焦点を
音響光学光変調器１１の中心Ｖをト≧イ番汗り壬Ｈ枡会
六１θ、ｈ）へθ−Ｆ磨イに１イ表常に回折光はレンズ
１４によって平行光となり、その周波数のちがいによる
軸ずれΔｄは小さくでき、レンズ１４の焦点距離が極端
に大きくない限り軸ずれ△ｄは問題にならない程度に小
さい。

ＣＯ，レーザーにおいてＧｅ裂の音響光学光変調器を用
いた場合、周波数偏移量△ｆをＩＦｖｌＨｚ、レンズ１
４の焦点距離をｌｏｏｍとして軸ずれ△ｄは２００μｍ
と非常に小さい値である。

以下、周波数変調されたレーザー光を対象物７に照射し
、反射光と参照光とのビート信号の周波数を測定して対
象物までの距離を求めろ構成は第３図の従来例と同様で
ある。（１）式から距離測定精度△Ｌは、ビート信号の
周波数測定精度をΔｆｂとしてとなるので、周波数偏移量△ｆ、変調くり返し数ｆ□は
大きいほど距離測定精度はよい値となる。本実施例によ
れば、周波数偏移量、変調くり返し数ともに大きな周波
数変調が可能であり、また、直線的な周波数変調を行な
える。このため精度のよい距離測定を行なうことができ
る。

第３図には本発明の別の実施例を示す。本実施例が第１
図と異なるのは、スキャナー１５によって周波数変調さ
れたレーザー光の走査を行ない、同じスキャナー１５を
通して対象物７の反射光を検出している点である。本構
成によれば距離画像として三次元情報を得ることができ
る。このような距離画像はロボットの三次元視覚などに
有効である。

発明の効果以上述べたように本発明はレーザー共振器の外部に設置
した音響光学光変調器によって周波数変調されたレーザ
ー光を得、対象物に照射し、反射光の周波数を検出する
ことによって距離を測定する精度よいレーザー測距装置
を提供するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるレーザー測距装置の
概略図、第２図は同レーザー測距装置の音響光学光変調
器のための光学系の説明図、第３図は本発明の他の実施
例のレーザー測距装置の概略図、第４図は従来のレーザ
ー測距装置の概略図。第５図は周波数変調方式レーザー測距装置の原理図であ
る。１・・・レーザー、２・・・全反射鏡、３・・・ピエゾ
、４゜１２・・・変調用型源、５・・・ビームスプリッ
タ−１６・・・部分反射鏡、７・・・対象物、８．１３
．１４・・・レンズ、９・・・検出器、１０・・・周波
数分析器、】１・・・音響光学光変調器、１５・・・ス
キャナー。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名　Ｎ ′Ｉ、。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）レーザー光源と、レーザー光源からのレーザー光
を周波数変調する音響光学光変調器と、周波数変調され
たレーザー光の一部を参照光として取り出すとともに、
被測定物に照射する手段と、前記参照光と被測定物から
の反射光との周波数差を検出する手段とを具備したこと
を特徴とするレーザー測距装置。
（２）レーザー光を被測定物に照射する手段がスキャナ
ーを備えている特許請求の範囲第１項記載のレーザー測
距装置。