JP2000147122A - 光波測距装置 - Google Patents
光波測距装置Info
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- JP2000147122A JP2000147122A JP10317192A JP31719298A JP2000147122A JP 2000147122 A JP2000147122 A JP 2000147122A JP 10317192 A JP10317192 A JP 10317192A JP 31719298 A JP31719298 A JP 31719298A JP 2000147122 A JP2000147122 A JP 2000147122A
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- JP
- Japan
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- light
- optical path
- distance measuring
- distance
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【課題】信頼性が高く、高精度で測距することができる
光波測距装置を提供する。 【解決手段】光源からの光を測距光路または基準光路の
いずれか一方に切り替える光路切り替え手段と、前記測
距光路の送信光路からの光を測定対象物へ送信すると共
に、前記測定対象物からの反射光を受信して前記測距光
路の受信光路に送る送受信光学系と、前記測距光路から
の光または前記基準光路からの光を受けて電気信号に変
換する受光手段と、前記受光手段が受光する前記測距光
路からの光と前記基準光路からの光との関係から測定対
象物までの距離を求める距離測定手段とを有する光波測
距装置において、前記光路切り替え手段をプレーナー型
ガルバノミラー3、音響光学素子、光源を一側長寸部に
固定した音叉のいずれかで構成した。
光波測距装置を提供する。 【解決手段】光源からの光を測距光路または基準光路の
いずれか一方に切り替える光路切り替え手段と、前記測
距光路の送信光路からの光を測定対象物へ送信すると共
に、前記測定対象物からの反射光を受信して前記測距光
路の受信光路に送る送受信光学系と、前記測距光路から
の光または前記基準光路からの光を受けて電気信号に変
換する受光手段と、前記受光手段が受光する前記測距光
路からの光と前記基準光路からの光との関係から測定対
象物までの距離を求める距離測定手段とを有する光波測
距装置において、前記光路切り替え手段をプレーナー型
ガルバノミラー3、音響光学素子、光源を一側長寸部に
固定した音叉のいずれかで構成した。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は光波測距装置に関
し、特に、その光学系の一部を小型、軽量な光学素子に
より構成した新規な構成の光波測距装置に関する。
し、特に、その光学系の一部を小型、軽量な光学素子に
より構成した新規な構成の光波測距装置に関する。
【0002】
【従来の技術】光波測距装置はレーザ光を送出し、測定
対象物で反射されて戻ってくる前記レーザ光を受光し、
その受光したレーザ光の位相や遅延時間に基づいて距離
を計測する。図6は前記受光レーザ光の遅延時間に基づ
いて距離を計測する従来の光波測距装置を示すブロック
図である。図6において、光源であるレーザダイオード
101が発生したパルスレーザ光は、リレーレンズ10
2で平行ビームとなり、ビームスプリッタ103へ入射
する。ビームスプリッタ103は、パルスレーザ光を透
過光と反射光に分岐する。
対象物で反射されて戻ってくる前記レーザ光を受光し、
その受光したレーザ光の位相や遅延時間に基づいて距離
を計測する。図6は前記受光レーザ光の遅延時間に基づ
いて距離を計測する従来の光波測距装置を示すブロック
図である。図6において、光源であるレーザダイオード
101が発生したパルスレーザ光は、リレーレンズ10
2で平行ビームとなり、ビームスプリッタ103へ入射
する。ビームスプリッタ103は、パルスレーザ光を透
過光と反射光に分岐する。
【0003】ビームスプリッタ103を透過した透過光
は、光路切り替えシャッタ104の位置を通過し、リレ
ーレンズ105で集光され、光ファイバー106に入射
し、それを通過して、リレーレンズ109で平行ビーム
となり、光量減衰フィルタ110で所定量の光量に減衰
され、ビームスプリッタ111を経由してリレーレンズ
112で集光され、基準パルス光として受光素子113
へ入射する。受光素子113は入射した基準パルス光の
光量に応じた信号を距離測定手段114に出力する。
は、光路切り替えシャッタ104の位置を通過し、リレ
ーレンズ105で集光され、光ファイバー106に入射
し、それを通過して、リレーレンズ109で平行ビーム
となり、光量減衰フィルタ110で所定量の光量に減衰
され、ビームスプリッタ111を経由してリレーレンズ
112で集光され、基準パルス光として受光素子113
へ入射する。受光素子113は入射した基準パルス光の
光量に応じた信号を距離測定手段114に出力する。
【0004】上記のビームスプリッタ103から光ファ
イバー106を経由してビームスプリッタ111までの
光路が基準光路である。そして、光路切り替えシャッタ
104が基準光路側を開放(この時、後述の測距光路側
は閉鎖)に切り替えられているとき、この基準光路を経
由した基準パルス光が受光素子113へ入射する。ま
た、光量減衰フィルタ110の透過率は、基準光路から
受光素子113への入射光量を所定値に減衰されるよう
に組立時に調整される。
イバー106を経由してビームスプリッタ111までの
光路が基準光路である。そして、光路切り替えシャッタ
104が基準光路側を開放(この時、後述の測距光路側
は閉鎖)に切り替えられているとき、この基準光路を経
由した基準パルス光が受光素子113へ入射する。ま
た、光量減衰フィルタ110の透過率は、基準光路から
受光素子113への入射光量を所定値に減衰されるよう
に組立時に調整される。
【0005】一方、ビームスプリッタ103で反射され
た反射光は、光路切り替えシャツタ104の位置を通過
し、リレーレンズ115で集光され、光ファイバー11
6に入射し、それを通過して、ビームスプリッタ119
の光軸付近にミラーがコーティングされた面120で反
射し、ダイクロイックミラー121で反射して、対物レ
ンズ123から測定対象物(図示せず)ヘ向けて送信パ
ルス光として送信される。
た反射光は、光路切り替えシャツタ104の位置を通過
し、リレーレンズ115で集光され、光ファイバー11
6に入射し、それを通過して、ビームスプリッタ119
の光軸付近にミラーがコーティングされた面120で反
射し、ダイクロイックミラー121で反射して、対物レ
ンズ123から測定対象物(図示せず)ヘ向けて送信パ
ルス光として送信される。
【0006】測定対象物から戻ってきたパルス光は、対
物レンズ123で受信され受信パルス光となる。この受
信パルス光は、ダイクロイックミラー121で反射さ
れ、ビームスプリッタ119の面120のミラー以外の
部分を通過し、光ファイバー124、リレーレンズ12
5、光量調整フィルタ126を経由してビームスプリッ
夕111へ入射する。そして、ビームスプリッタ111
で反射された光は、レンズ112で集光され受光素子1
13へ入射する。
物レンズ123で受信され受信パルス光となる。この受
信パルス光は、ダイクロイックミラー121で反射さ
れ、ビームスプリッタ119の面120のミラー以外の
部分を通過し、光ファイバー124、リレーレンズ12
5、光量調整フィルタ126を経由してビームスプリッ
夕111へ入射する。そして、ビームスプリッタ111
で反射された光は、レンズ112で集光され受光素子1
13へ入射する。
【0007】上記のビームスプリッタ103から対物レ
ンズ123までが、測距光路の送信光路であり、対物レ
ンズ123からビームスプリッタ111を経由して受光
素子113までの経路が、測距光路の受信光路である。
受光素子113は、入射した受信パルス光の光量に応じ
た信号を距離測定手段114に出力する。なお、受信パ
ルス光が受光素子113へ入射するのは、光路切り替え
シャッタ104が測距光路側を開放状態に切り替えられ
ているときである。そして、距離測定手段114は、前
記基準パルス光による信号と前記受信パルス光による信
号との時間差から測定対象物までの距離を求める。
ンズ123までが、測距光路の送信光路であり、対物レ
ンズ123からビームスプリッタ111を経由して受光
素子113までの経路が、測距光路の受信光路である。
受光素子113は、入射した受信パルス光の光量に応じ
た信号を距離測定手段114に出力する。なお、受信パ
ルス光が受光素子113へ入射するのは、光路切り替え
シャッタ104が測距光路側を開放状態に切り替えられ
ているときである。そして、距離測定手段114は、前
記基準パルス光による信号と前記受信パルス光による信
号との時間差から測定対象物までの距離を求める。
【0008】さらに詳説すると、基準光路及び測距光路
について、それぞれ連続して複数個、例えばそれぞれ1
000個のパルス光による信号を得て、それぞれの信号
の時間の平均値の差に基づいて測定対象物までの距離を
求める。複数個の時間の平均値をとることによって測距
光路中の空気のゆらぎなど、外乱の影響が削減され、基
準光路の値と測距光路の値との差をとることによって光
波測距装置の内部の温度変化に起因する誤差が除かれ
る。
について、それぞれ連続して複数個、例えばそれぞれ1
000個のパルス光による信号を得て、それぞれの信号
の時間の平均値の差に基づいて測定対象物までの距離を
求める。複数個の時間の平均値をとることによって測距
光路中の空気のゆらぎなど、外乱の影響が削減され、基
準光路の値と測距光路の値との差をとることによって光
波測距装置の内部の温度変化に起因する誤差が除かれ
る。
【0009】また、距離測定に先立って、測定対象物
は、測定者によって、接眼レンズ127、レチクル12
8、正立プリズム129、合焦レンズ122、対物レン
ズ123からなる視準光学系を通して観察され、合焦レ
ンズ122をX方向に調整して焦点合わせされている。
レチクル128と光ファイバー124の端面とは光学的
に等価の位置に配置されている。
は、測定者によって、接眼レンズ127、レチクル12
8、正立プリズム129、合焦レンズ122、対物レン
ズ123からなる視準光学系を通して観察され、合焦レ
ンズ122をX方向に調整して焦点合わせされている。
レチクル128と光ファイバー124の端面とは光学的
に等価の位置に配置されている。
【0010】さらに、測距光路の受信光路側経由で受光
素子113へ入射する受信パルス光の光量は、測距精度
を確保するために、基準光路経由で受光素子113へ入
射する基準パルス光の光量と同レベルとなるように光量
調整フィルタ126で調整される。光量調整フィルタ1
26は円周方向に光学濃度が連続的に変化している円形
フィルタであり、光量調整フィルタ126の中心に回転
軸を固定されたモーター130によって回転され、受信
パルス光の透過率を調整する。
素子113へ入射する受信パルス光の光量は、測距精度
を確保するために、基準光路経由で受光素子113へ入
射する基準パルス光の光量と同レベルとなるように光量
調整フィルタ126で調整される。光量調整フィルタ1
26は円周方向に光学濃度が連続的に変化している円形
フィルタであり、光量調整フィルタ126の中心に回転
軸を固定されたモーター130によって回転され、受信
パルス光の透過率を調整する。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の装置は前記光路切り替えシャツタを動作させるのに
モーターを使用しているため、モーターの故障による光
路切り替えシャッタの動作不良が起こりやすく、信頼性
が低下するという問題があった。さらに、基準光路の値
と測距光路の値とを順次、複数個づつ獲得するので基準
光路の値の獲得と測距光路の値の獲得とに短時間ながら
時間的ズレを生じ、特に高い測距精度を要する場合や、
光波測距装置が熱的過渡状態にある時に測距を行うと誤
差を生じ易いという問題もあった。
来の装置は前記光路切り替えシャツタを動作させるのに
モーターを使用しているため、モーターの故障による光
路切り替えシャッタの動作不良が起こりやすく、信頼性
が低下するという問題があった。さらに、基準光路の値
と測距光路の値とを順次、複数個づつ獲得するので基準
光路の値の獲得と測距光路の値の獲得とに短時間ながら
時間的ズレを生じ、特に高い測距精度を要する場合や、
光波測距装置が熱的過渡状態にある時に測距を行うと誤
差を生じ易いという問題もあった。
【0012】本発明はこの問題を解決し、信頼性が高
く、高精度で測距することができる光波測距装置を提供
することを目的とする。
く、高精度で測距することができる光波測距装置を提供
することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、光源からの光を測距光路または基準光
路のいずれか一方に切り替える光路切り替え手段と、前
記測距光路の送信光路からの光を測定対象物へ送信する
と共に、前記測定対象物からの反射光を受信して前記測
距光路の受信光路に送る送受信光学系と、前記測距光路
からの光または前記基準光路からの光を受けて電気信号
に変換する受光手段と、前記受光手段が受光する前記測
距光路からの光と前記基準光路からの光との関係から測
定対象物までの距離を求める距離測定手段とを有する光
波測距装置において、前記光路切り替え手段をプレーナ
ー型ガルバノミラー、音響光学素子、光源を一側長寸部
に固定した音叉のいずれかで構成した。
め、本発明では、光源からの光を測距光路または基準光
路のいずれか一方に切り替える光路切り替え手段と、前
記測距光路の送信光路からの光を測定対象物へ送信する
と共に、前記測定対象物からの反射光を受信して前記測
距光路の受信光路に送る送受信光学系と、前記測距光路
からの光または前記基準光路からの光を受けて電気信号
に変換する受光手段と、前記受光手段が受光する前記測
距光路からの光と前記基準光路からの光との関係から測
定対象物までの距離を求める距離測定手段とを有する光
波測距装置において、前記光路切り替え手段をプレーナ
ー型ガルバノミラー、音響光学素子、光源を一側長寸部
に固定した音叉のいずれかで構成した。
【0014】そして、前記光波測距装置において、前記
距離測定手段は前記受光手段が受光する前記測距光路か
らの光と前記基準光路からの光との関係から測定対象物
までの距離を求める測距処理を複数回行い、求めた複数
の測定対象物までの距離の平均値を求めるようにした。
距離測定手段は前記受光手段が受光する前記測距光路か
らの光と前記基準光路からの光との関係から測定対象物
までの距離を求める測距処理を複数回行い、求めた複数
の測定対象物までの距離の平均値を求めるようにした。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態例につ
いて図面を参照して説明する。しかしながら、本発明の
技術的範囲は、その実施の形態例に限定されるものでは
ない。図1は、本発明の第1の実施の形態例としての光
波測距装置の構成を示す図である。図1において、光源
であるレーザダイオード1が発生したパルスレーザ光
は、リレーレンズ2で平行ビームとなり、光路切り換え
手段としてのプレーナー型ガルバノミラー3へ入射す
る。プレーナー型ガルバノミラー3へ入射した光は反射
され、偏向されてリレーレンズ4で集光される。
いて図面を参照して説明する。しかしながら、本発明の
技術的範囲は、その実施の形態例に限定されるものでは
ない。図1は、本発明の第1の実施の形態例としての光
波測距装置の構成を示す図である。図1において、光源
であるレーザダイオード1が発生したパルスレーザ光
は、リレーレンズ2で平行ビームとなり、光路切り換え
手段としてのプレーナー型ガルバノミラー3へ入射す
る。プレーナー型ガルバノミラー3へ入射した光は反射
され、偏向されてリレーレンズ4で集光される。
【0016】プレーナー型ガルバノミラー3は、前記偏
向され、集光された光が光ファイバー5の端面7に入射
する第1の状態と、光ファイバー6の端面8に入射する
第2の状態とのいずれかの状態をとり、光路を光ファイ
バー5又は光ファイバー6に切り換える。プレーナー型
ガルバノミラー3の詳細、プレーナー型ガルバノミラー
3による光路切り換えの詳細については後述する。
向され、集光された光が光ファイバー5の端面7に入射
する第1の状態と、光ファイバー6の端面8に入射する
第2の状態とのいずれかの状態をとり、光路を光ファイ
バー5又は光ファイバー6に切り換える。プレーナー型
ガルバノミラー3の詳細、プレーナー型ガルバノミラー
3による光路切り換えの詳細については後述する。
【0017】端面7から光ファイバー5に入射した光
は、それを通過して、リレーレンズ9で平行ビームとな
り、光量減衰フィルタ10で所定量の光量に減衰し、ビ
ームスプリッタ11を経由してリレーレンズ12で集光
され、基準パルス光として受光素子13へ入射する。受
光素子13は入射した基準パルス光の光量に応じた信号
を距離測定手段14に出力する。
は、それを通過して、リレーレンズ9で平行ビームとな
り、光量減衰フィルタ10で所定量の光量に減衰し、ビ
ームスプリッタ11を経由してリレーレンズ12で集光
され、基準パルス光として受光素子13へ入射する。受
光素子13は入射した基準パルス光の光量に応じた信号
を距離測定手段14に出力する。
【0018】上記のプレーナー型ガルバノミラー3から
光ファイバー5を経由してビームスプリッタ11までの
光路が基準光路である。そして、プレーナー型ガルバノ
ミラー3で偏向された光が光ファイバー5へ入射するよ
うにプレーナー型ガルバノミラー3が光路を切り換えた
とき、基準光路のみを光が通過し(この時、後述の測距
光路側は光が通過しない)、この基準光路を経由した基
準パルス光が受光素子13へ入射する。また、光量減衰
フィルタ10の透過率は、基準光路から受光素子13へ
の入射光量を所定値に減衰されるように組立時に調整さ
れる。
光ファイバー5を経由してビームスプリッタ11までの
光路が基準光路である。そして、プレーナー型ガルバノ
ミラー3で偏向された光が光ファイバー5へ入射するよ
うにプレーナー型ガルバノミラー3が光路を切り換えた
とき、基準光路のみを光が通過し(この時、後述の測距
光路側は光が通過しない)、この基準光路を経由した基
準パルス光が受光素子13へ入射する。また、光量減衰
フィルタ10の透過率は、基準光路から受光素子13へ
の入射光量を所定値に減衰されるように組立時に調整さ
れる。
【0019】一方、端面8から光ファイバー6に入射し
た光は、それを通過して、ビームスプリッタ19の光軸
付近にミラーがコーティングされた面20で反射し、ダ
イクロイックミラー21で反射して、対物レンズ23か
ら測定対象物(図示せず)ヘ向けて送信パルス光として
送信される。測定対象物で反射されて戻ってきたパルス
光は、対物レンズ23で受信され受信パルス光となる。
この受信パルス光は、ダイクロイックミラー21で反射
され、ビームスプリッタ19の面20の前記ミラー以外
の部分を通過し、光ファイバー24、リレーレンズ2
5、光量調整フィルタ26を経由してビームスプリッ夕
11へ入射する。そして、ビームスプリッタ11で反射
された光は、レンズ12で集光され受光素子13へ入射
する。
た光は、それを通過して、ビームスプリッタ19の光軸
付近にミラーがコーティングされた面20で反射し、ダ
イクロイックミラー21で反射して、対物レンズ23か
ら測定対象物(図示せず)ヘ向けて送信パルス光として
送信される。測定対象物で反射されて戻ってきたパルス
光は、対物レンズ23で受信され受信パルス光となる。
この受信パルス光は、ダイクロイックミラー21で反射
され、ビームスプリッタ19の面20の前記ミラー以外
の部分を通過し、光ファイバー24、リレーレンズ2
5、光量調整フィルタ26を経由してビームスプリッ夕
11へ入射する。そして、ビームスプリッタ11で反射
された光は、レンズ12で集光され受光素子13へ入射
する。
【0020】上記のプレーナー型ガルバノミラー3から
対物レンズ23までの光路が、測距光路の送信光路であ
り、対物レンズ23からビームスプリッタ11を経由し
て受光素子13までの光路が、測距光路の受信光路であ
る。受光素子13は、入射した受信パルス光の光量に応
じた信号を距離測定手段14に出力する。なお、受信パ
ルス光が受光素子13へ入射するように、プレーナー型
ガルバノミラー3で偏向された光が光ファイバー6へ入
射するようにプレーナー型ガルバノミラー3が光路を切
り換えたとき、測距光路のみを光が通過(この時、基準
光路側は光が通過しない)する。
対物レンズ23までの光路が、測距光路の送信光路であ
り、対物レンズ23からビームスプリッタ11を経由し
て受光素子13までの光路が、測距光路の受信光路であ
る。受光素子13は、入射した受信パルス光の光量に応
じた信号を距離測定手段14に出力する。なお、受信パ
ルス光が受光素子13へ入射するように、プレーナー型
ガルバノミラー3で偏向された光が光ファイバー6へ入
射するようにプレーナー型ガルバノミラー3が光路を切
り換えたとき、測距光路のみを光が通過(この時、基準
光路側は光が通過しない)する。
【0021】そして、距離測定手段14は、前記基準パ
ルス光による信号と前記受信パルス光による信号との時
間差から測定対象物までの距離を求める。また、距離測
定に先立って、測定対象物は、測定者によって、接眼レ
ンズ27、レチクル28、正立プリズム29、合焦レン
ズ22、対物レンズ23からなる視準光学系を通して観
察され、合焦レンズ22をX方向に調整して焦点合わせ
されている。レチクル28と光ファイバー24のビーム
スプリッタ19側端面とは、光学的に等価の位置にあ
る。
ルス光による信号と前記受信パルス光による信号との時
間差から測定対象物までの距離を求める。また、距離測
定に先立って、測定対象物は、測定者によって、接眼レ
ンズ27、レチクル28、正立プリズム29、合焦レン
ズ22、対物レンズ23からなる視準光学系を通して観
察され、合焦レンズ22をX方向に調整して焦点合わせ
されている。レチクル28と光ファイバー24のビーム
スプリッタ19側端面とは、光学的に等価の位置にあ
る。
【0022】さらに、測距光路の受信光路側経由で受光
素子13へ入射する受信パルス光の光量は、測距精度を
確保するために、基準光路経由で受光素子13へ入射す
る基準パルス光の光量と同レベルとなるように光量調整
フィルタ26で調整される。光量調整フィルタ26は円
周方向に光学濃度が連続的に変化している円形フィルタ
であり、光量調整フィルタ26の中心に回転軸を固定さ
れたモーター30によって回転され、受信パルス光の透
過率を調整する。
素子13へ入射する受信パルス光の光量は、測距精度を
確保するために、基準光路経由で受光素子13へ入射す
る基準パルス光の光量と同レベルとなるように光量調整
フィルタ26で調整される。光量調整フィルタ26は円
周方向に光学濃度が連続的に変化している円形フィルタ
であり、光量調整フィルタ26の中心に回転軸を固定さ
れたモーター30によって回転され、受信パルス光の透
過率を調整する。
【0023】距離測定手段14はCPUなどの演算手段
で構成されている。前記演算手段は制御手段としても用
いられ、プレーナー型ガルバノミラー3の状態を制御す
るドライバーや光量調整フィルタ26を回転させるモー
ター30のドライバーに制御指令を出力しプレーナー型
ガルバノミラー3や光量調整フィルタ26を所定の状態
や位置とする。
で構成されている。前記演算手段は制御手段としても用
いられ、プレーナー型ガルバノミラー3の状態を制御す
るドライバーや光量調整フィルタ26を回転させるモー
ター30のドライバーに制御指令を出力しプレーナー型
ガルバノミラー3や光量調整フィルタ26を所定の状態
や位置とする。
【0024】ここで、プレーナー型ガルバノミラーにつ
いて説明する。プレーナー型ガルバノミラーは特開平7
−175005公報に記述されている公知の光学素子で
ある。図2はプレーナー型ガルバノミラー3の平面図で
ある。プレーナー型ガルバノミラーは、シリコン基板5
1と、平板状の可動板54と、可動板54を揺動可能に
シリコン基板51に軸支するトーションバー55とで構
成され、これらが一体に形成されたものである。可動板
54の上面周縁部には通電により磁界を発生する平面コ
イル56が、平面コイル56で囲まれた上面中央部には
全反射ミラー57が設けられている。58は、平面コイ
ル56に通電するための電極である。更に、シリコン基
板51の上面の左右両端部にガラス基板52を、下面全
面にガラス基板53を設け、これらガラス基板52、5
3の所定位置に平面コイル56に磁界を作用させる永久
磁石(図示せず)が固定されている。
いて説明する。プレーナー型ガルバノミラーは特開平7
−175005公報に記述されている公知の光学素子で
ある。図2はプレーナー型ガルバノミラー3の平面図で
ある。プレーナー型ガルバノミラーは、シリコン基板5
1と、平板状の可動板54と、可動板54を揺動可能に
シリコン基板51に軸支するトーションバー55とで構
成され、これらが一体に形成されたものである。可動板
54の上面周縁部には通電により磁界を発生する平面コ
イル56が、平面コイル56で囲まれた上面中央部には
全反射ミラー57が設けられている。58は、平面コイ
ル56に通電するための電極である。更に、シリコン基
板51の上面の左右両端部にガラス基板52を、下面全
面にガラス基板53を設け、これらガラス基板52、5
3の所定位置に平面コイル56に磁界を作用させる永久
磁石(図示せず)が固定されている。
【0025】動作原理は平面コイル56に電流を流した
時に生成される磁界が、前記永久磁石(図示せず)によ
り平面コイル56を横切るように形成された磁界と作用
して生じたローレンツ力によって可動板54がトーショ
ンバー55を回転軸として回転する。全反射ミラー57
は、平面コイル56に非通電時の第1の状態と、平面コ
イル56に通電時の、前記第1の状態から所定角度回転
した第2の状態の、いずれかの状態となる。平面コイル
56への通電、非通電は前記制御手段としての演算手段
からの指令信号によって制御される。
時に生成される磁界が、前記永久磁石(図示せず)によ
り平面コイル56を横切るように形成された磁界と作用
して生じたローレンツ力によって可動板54がトーショ
ンバー55を回転軸として回転する。全反射ミラー57
は、平面コイル56に非通電時の第1の状態と、平面コ
イル56に通電時の、前記第1の状態から所定角度回転
した第2の状態の、いずれかの状態となる。平面コイル
56への通電、非通電は前記制御手段としての演算手段
からの指令信号によって制御される。
【0026】次に、光路切り換え手段としてのプレーナ
ー型ガルバノミラー3の作用を図3(a)、(b)を用
いて説明する。図3(a)は、平面コイル56が非通電
の第1の状態にあり、プレーナー型ガルバノミラー3で
偏向された光が、リレーレンズ4で集光され、光ファイ
バー5の端面7に入射している。図3(b)は、平面コ
イル56が通電の第2の状態にあり、前記偏向された光
が、リレーレンズ4で集光され、光ファイバー6の端面
8に入射している。即ち、プレーナー型ガルバノミラー
3は、リレーレンズ2からの光を基準光路または測距光
路のいずれか一方に切り換える。なお、可動板54は図
中のθ1方向に回転する。
ー型ガルバノミラー3の作用を図3(a)、(b)を用
いて説明する。図3(a)は、平面コイル56が非通電
の第1の状態にあり、プレーナー型ガルバノミラー3で
偏向された光が、リレーレンズ4で集光され、光ファイ
バー5の端面7に入射している。図3(b)は、平面コ
イル56が通電の第2の状態にあり、前記偏向された光
が、リレーレンズ4で集光され、光ファイバー6の端面
8に入射している。即ち、プレーナー型ガルバノミラー
3は、リレーレンズ2からの光を基準光路または測距光
路のいずれか一方に切り換える。なお、可動板54は図
中のθ1方向に回転する。
【0027】上記第1の実施の形態例の光波測距装置で
は基準光路と測距光路の切り替えに従来のモーターに代
えプレーナー型ガルバノミラー3を用いたので、モータ
ーの故障による光路切り替えシャッタの動作不良が無く
なり、信頼性が向上する。また、プレーナー型ガルバノ
ミラーの製造には半導体素子の製造プロセスが用いられ
るため生産性が高く、装置の製造コストが低減される。
は基準光路と測距光路の切り替えに従来のモーターに代
えプレーナー型ガルバノミラー3を用いたので、モータ
ーの故障による光路切り替えシャッタの動作不良が無く
なり、信頼性が向上する。また、プレーナー型ガルバノ
ミラーの製造には半導体素子の製造プロセスが用いられ
るため生産性が高く、装置の製造コストが低減される。
【0028】さて、プレーナー型ガルバノミラー3によ
る基準光路と測距光路の切り替えは、従来のモーター駆
動によるシャッタよりも格段に高速で行うことができ
る。そこで、前記制御手段としての演算手段は、基準光
路と測距光路の切り替えを連続して複数回行わせると共
に、時間的に隣接する複数組の基準光路からの光と測距
光路からの光との関係から測定対象物までの距離を複数
個求め、該求めた複数個の前記距離の平均値を測距値と
して求める。前記時間的に隣接する基準光路からの光と
測距光路からの光のそれぞれは1回の光路切り換え毎の
レーザーダイオード1の連続する複数回、例えば10回
の発光による光の平均とし、複数回、例えば100回の
光路切り換えで得た100個の平均値の平均を求める値
としても良い。
る基準光路と測距光路の切り替えは、従来のモーター駆
動によるシャッタよりも格段に高速で行うことができ
る。そこで、前記制御手段としての演算手段は、基準光
路と測距光路の切り替えを連続して複数回行わせると共
に、時間的に隣接する複数組の基準光路からの光と測距
光路からの光との関係から測定対象物までの距離を複数
個求め、該求めた複数個の前記距離の平均値を測距値と
して求める。前記時間的に隣接する基準光路からの光と
測距光路からの光のそれぞれは1回の光路切り換え毎の
レーザーダイオード1の連続する複数回、例えば10回
の発光による光の平均とし、複数回、例えば100回の
光路切り換えで得た100個の平均値の平均を求める値
としても良い。
【0029】光量調整フィルタ26による受光光路から
の受光素子13へ入射光量の調整にも前記光路切り換え
と同じ高速性が要求されるが、これはモーターで駆動さ
れる光量調整フィルタ26に代えて、電気信号によって
透過率が変化する素子、例えば液晶素子、或いは基板上
に形成された光導波路の屈折率を電気信号で可変制御し
て光の分岐比率を変化させる光分岐素子を用いることに
よって実現できる。
の受光素子13へ入射光量の調整にも前記光路切り換え
と同じ高速性が要求されるが、これはモーターで駆動さ
れる光量調整フィルタ26に代えて、電気信号によって
透過率が変化する素子、例えば液晶素子、或いは基板上
に形成された光導波路の屈折率を電気信号で可変制御し
て光の分岐比率を変化させる光分岐素子を用いることに
よって実現できる。
【0030】測定対象物までの距離を求めるために組み
合わせる基準光路からの光と測距光路からの光との時間
的ズレが極めて小さいので、その間の光波測距装置の内
部の熱的変化も小さい。その結果、より高い精度での測
距が可能となる。また、光波測距装置が熱的過渡状態に
あってもその影響を最小限とすることができる。図4
は、本発明の第2の実施の形態例としての光波測距装置
の内部の光路切り替え部分を示す図である。第2の実施
の形態例の光波測距装置は、第1の実施の形態例の光波
測距装置の変形であり、第1の実施の形態例の光波測距
装置とは図4に示した光路切り換え手段のみが異なる。
図4において、第1の実施の形態例の光波測距装置と同
じ構成には同じ符号を付して説明を簡略に、または省略
した。
合わせる基準光路からの光と測距光路からの光との時間
的ズレが極めて小さいので、その間の光波測距装置の内
部の熱的変化も小さい。その結果、より高い精度での測
距が可能となる。また、光波測距装置が熱的過渡状態に
あってもその影響を最小限とすることができる。図4
は、本発明の第2の実施の形態例としての光波測距装置
の内部の光路切り替え部分を示す図である。第2の実施
の形態例の光波測距装置は、第1の実施の形態例の光波
測距装置の変形であり、第1の実施の形態例の光波測距
装置とは図4に示した光路切り換え手段のみが異なる。
図4において、第1の実施の形態例の光波測距装置と同
じ構成には同じ符号を付して説明を簡略に、または省略
した。
【0031】第2の実施の形態例の光波測距装置では、
光路切り換え手段として第1の実施の形態例のプレーナ
ー型ガルバノミラー3の代わりに音響光学素子31を用
いた。本実施の形態例の光波測距装置では、光源である
レーザダイオード1が発生したパルスレーザ光は、リレ
ーレンズ2で平行ビームとなり、音響光学素子31へ入
射する。音響光学素子は公知の光学素子であり、光偏向
器として用いられている。
光路切り換え手段として第1の実施の形態例のプレーナ
ー型ガルバノミラー3の代わりに音響光学素子31を用
いた。本実施の形態例の光波測距装置では、光源である
レーザダイオード1が発生したパルスレーザ光は、リレ
ーレンズ2で平行ビームとなり、音響光学素子31へ入
射する。音響光学素子は公知の光学素子であり、光偏向
器として用いられている。
【0032】図4において、発振器32からトランスデ
ューサ33に電気信号を印加して、音響光学素子31内
に超音波を伝搬させる。すると、音響光学素子31内に
屈折率変調型グレーティングが形成され、入射した光が
回折される。この回折の角度をθ2とすると、発振器3
2からの電気信号の駆動周波数fに対し、波長λの平行
な入射光は、θ2=fλ/vなる方向に回折される。こ
こで、vは音響光学素子中を伝搬する音速である。
ューサ33に電気信号を印加して、音響光学素子31内
に超音波を伝搬させる。すると、音響光学素子31内に
屈折率変調型グレーティングが形成され、入射した光が
回折される。この回折の角度をθ2とすると、発振器3
2からの電気信号の駆動周波数fに対し、波長λの平行
な入射光は、θ2=fλ/vなる方向に回折される。こ
こで、vは音響光学素子中を伝搬する音速である。
【0033】発信器32からの電気信号の駆動周波数f
は、前記制御手段としての演算手段からの指令信号によ
って変化させることができる。即ち、前記駆動周波数f
を変化させることによって回折角θ2を変化させ、光フ
ァイバー5または光ファイバー6への光の入射を切り替
え、基準光路と測距光路とを切り替えることができる。
は、前記制御手段としての演算手段からの指令信号によ
って変化させることができる。即ち、前記駆動周波数f
を変化させることによって回折角θ2を変化させ、光フ
ァイバー5または光ファイバー6への光の入射を切り替
え、基準光路と測距光路とを切り替えることができる。
【0034】前述のように、その他の構成は第1の実施
の形態例と同じであり、測距動作も第1の実施の形態例
の光波測距装置と同じであるので説明を省略する。第2
の実施の形態例の光波測距装置では従来のモーター駆動
による光路切り替えシャッタが音響光学素子に置き換え
られたので、モーターの故障による光路切り替えシャッ
タの動作不良が無くなり、信頼性が向上する。
の形態例と同じであり、測距動作も第1の実施の形態例
の光波測距装置と同じであるので説明を省略する。第2
の実施の形態例の光波測距装置では従来のモーター駆動
による光路切り替えシャッタが音響光学素子に置き換え
られたので、モーターの故障による光路切り替えシャッ
タの動作不良が無くなり、信頼性が向上する。
【0035】本実施の形態例の音響光学素子31も、基
準光路と測距光路の切り替えを高速で行うことができる
ので、第1の実施の形態例と同様にして高い精度での測
距や熱的過渡状態の影響を最小にすることができる。図
5は本発明の第3の実施の形態例の光波測距装置の光路
切り替え部分を示す図である。第3の実施の形態例の光
波測距装置は第1の実施の形態の光波測距装置の変形で
あり、第1の実施の形態例の光波測距装置とは図5に示
した部分のみが異なる。図5において、第1の実施の形
態例の光波測距装置と同じ構成には同じ符号を付して説
明を簡略に、または省略した。
準光路と測距光路の切り替えを高速で行うことができる
ので、第1の実施の形態例と同様にして高い精度での測
距や熱的過渡状態の影響を最小にすることができる。図
5は本発明の第3の実施の形態例の光波測距装置の光路
切り替え部分を示す図である。第3の実施の形態例の光
波測距装置は第1の実施の形態の光波測距装置の変形で
あり、第1の実施の形態例の光波測距装置とは図5に示
した部分のみが異なる。図5において、第1の実施の形
態例の光波測距装置と同じ構成には同じ符号を付して説
明を簡略に、または省略した。
【0036】第3の実施の形態例の光波測距装置では、
光路切り換え手段として第1の実施の形態例のプレーナ
ー型ガルバノミラー3の代わりに光源1が固設された音
叉38を用いた。第3の実施の形態例の光波測距装置で
は、U字型をした音叉38の一側長寸部の先端に光源で
あるレーザダイオード1が取り付けられている。レーザ
ダイオード1は、音叉38の振動により、光軸と垂直方
向(図中のY方向)に振動させられるようになってい
る。音叉38の他側長寸部の先端部の側方には、音叉3
8を振動させるためのソレノイド40が配設されてい
る。ソレノイド40には音叉振動制御回路41から信号
が与えられ、音叉38の振動の振幅が一定になるように
制御されている。
光路切り換え手段として第1の実施の形態例のプレーナ
ー型ガルバノミラー3の代わりに光源1が固設された音
叉38を用いた。第3の実施の形態例の光波測距装置で
は、U字型をした音叉38の一側長寸部の先端に光源で
あるレーザダイオード1が取り付けられている。レーザ
ダイオード1は、音叉38の振動により、光軸と垂直方
向(図中のY方向)に振動させられるようになってい
る。音叉38の他側長寸部の先端部の側方には、音叉3
8を振動させるためのソレノイド40が配設されてい
る。ソレノイド40には音叉振動制御回路41から信号
が与えられ、音叉38の振動の振幅が一定になるように
制御されている。
【0037】レーザダイオード1で発生したパルスレー
ザ光はレンズ39で集光される。音叉38の振動によ
り、レンズ39による光ファイバー側(図5ではレンズ
39の左側)の集光点の位置が変化し、光ファイバー5
または光ファイバー6への光の入射が周期的に切り換わ
り、基準光路と測距光路とを切り替えることができる。
その他の構成は第1の実施の形態例と同じであり、測距
動作は第1の実施の形態例の光波測距装置と同じである
ので、説明を省略する。
ザ光はレンズ39で集光される。音叉38の振動によ
り、レンズ39による光ファイバー側(図5ではレンズ
39の左側)の集光点の位置が変化し、光ファイバー5
または光ファイバー6への光の入射が周期的に切り換わ
り、基準光路と測距光路とを切り替えることができる。
その他の構成は第1の実施の形態例と同じであり、測距
動作は第1の実施の形態例の光波測距装置と同じである
ので、説明を省略する。
【0038】第3の実施の形態の光波測距装置では、従
来のモーターで駆動される光路切り替えシャッタが、光
源1が固設された音叉38に置き換えられたので、モー
ターの故障による光路切り替えシャッタの動作不良が無
くなり、信頼性が向上する。本実施の形態例の光源1が
固設された音叉38も、基準光路と測距光路の切り替え
を高速で行うことができるので、第1の実施の形態例と
同様にして高い精度での測距や熱的過渡状態の影響を最
小にすることができる。
来のモーターで駆動される光路切り替えシャッタが、光
源1が固設された音叉38に置き換えられたので、モー
ターの故障による光路切り替えシャッタの動作不良が無
くなり、信頼性が向上する。本実施の形態例の光源1が
固設された音叉38も、基準光路と測距光路の切り替え
を高速で行うことができるので、第1の実施の形態例と
同様にして高い精度での測距や熱的過渡状態の影響を最
小にすることができる。
【0039】第1から第3の実施の形態例では、時間遅
延により測距を行う光波測距装置について説明を行った
が、本発明の光波測距装置は位相による測距を行う光波
測距装置にも適用できる。第1から第3の実施の形態例
では、光源1にレーザダイオードを用いるとしたが、発
光ダイオードでも良い。
延により測距を行う光波測距装置について説明を行った
が、本発明の光波測距装置は位相による測距を行う光波
測距装置にも適用できる。第1から第3の実施の形態例
では、光源1にレーザダイオードを用いるとしたが、発
光ダイオードでも良い。
【図1】本発明の第1の実施の形態例の光波測距装置の
構成を示す図。
構成を示す図。
【図2】図1の光波測距装置のプレーナー型ガルバノミ
ラーの平面図。
ラーの平面図。
【図3】図1の光波測距装置の光路切り替え部分を示す
図。
図。
【図4】本発明の第2の実施の形態例の光波測距装置の
光路切り替え部分を示す図。
光路切り替え部分を示す図。
【図5】本発明の第3の実施の形態例の光波測距装置の
光路切り替え部分を示す図。
光路切り替え部分を示す図。
【図6】従来の光波測距装置の構成を示す図。
1、101・・・レーザダイオード 3・・・プレーナー型ガルバノミラー 5、6、24、106、116、124・・・光ファイ
バー 7、8・・・光ファイバーの端面 13、36、43、113・・・受光素子 14、114・・・距離測定手段 23、123・・・対物レンズ 31・・・音響光学素子 32・・・発振器 33・・・トランスデューサ 38・・・音叉 39・・・レンズ 40・・・ソレノイド 41・・・音叉振動制御回路 54・・・可動板 55・・・トーションバー 56・・・平面コイル
バー 7、8・・・光ファイバーの端面 13、36、43、113・・・受光素子 14、114・・・距離測定手段 23、123・・・対物レンズ 31・・・音響光学素子 32・・・発振器 33・・・トランスデューサ 38・・・音叉 39・・・レンズ 40・・・ソレノイド 41・・・音叉振動制御回路 54・・・可動板 55・・・トーションバー 56・・・平面コイル
Claims (4)
- 【請求項1】光源からの光を測距光路または基準光路の
いずれか一方に切り替える光路切り替え手段と、 前記測距光路の送信光路からの光を測定対象物へ送信す
ると共に、前記測定対象物からの反射光を受信して前記
測距光路の受信光路に送る送受信光学系と、 前記測距光路からの光、または前記基準光路からの光を
受けて電気信号に変換する受光手段と、 前記受光手段が受光する前記測距光路からの光と前記基
準光路からの光との関係から測定対象物までの距離を求
める距離測定手段とを有する光波測距装置において、 前記光路切り替え手段がプレーナー型ガルバノミラーで
構成されていることを特徴とする光波測距装置。 - 【請求項2】光源からの光を測距光路または基準光路の
いずれか一方に切り替える光路切り替え手段と、 前記測距光路の送信光路からの光を測定対象物へ送信す
ると共に、前記測定対象物からの反射光を受信して前記
測距光路の受信光路に送る送受信光学系と、 前記測距光路からの光または前記基準光路からの光を受
けて電気信号に変換する受光手段と、 前記受光手段が受光する前記測距光路からの光と前記基
準光路からの光との関係から測定対象物までの距離を求
める距離測定手段とを有する光波測距装置において、 前記光路切り替え手段が音響光学素子で構成されている
ことを特徴とする光波測距装置。 - 【請求項3】光源と、 前記光源からの光を測距光路または基準光路のいずれか
一方に切り替える光路切り替え手段と、 前記測距光路の送信光路からの光を測定対象物へ送信す
ると共に、前記測定対象物からの反射光を受信して前記
測距光路の受信光路に送る送受信光学系と、 前記測距光路からの光または前記基準光路からの光を受
けて電気信号に変換する受光手段と、 前記受光手段が受光する前記測距光路からの光と前記基
準光路からの光との関係から測定対象物までの距離を求
める距離測定手段とを有する光波測距装置において、 前記光路切り替え手段が音叉で構成され、前記光源が前
記音叉の一側長寸部に固定されていることを特徴とする
光波測距装置。 - 【請求項4】請求項1〜3のいずれかに記載の光波測距
装置において、 前記距離測定手段は、前記受光手段が受光する前記測距
光路からの光と前記基準光路からの光との関係から測定
対象物までの距離を求める測距処理を複数回行い、求め
た複数の測定対象物までの距離の平均値を求めることを
特徴とする光波測距装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10317192A JP2000147122A (ja) | 1998-11-09 | 1998-11-09 | 光波測距装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10317192A JP2000147122A (ja) | 1998-11-09 | 1998-11-09 | 光波測距装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000147122A true JP2000147122A (ja) | 2000-05-26 |
Family
ID=18085491
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10317192A Pending JP2000147122A (ja) | 1998-11-09 | 1998-11-09 | 光波測距装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000147122A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20120147356A1 (en) * | 2010-12-13 | 2012-06-14 | Southwest Research Institute | White Light Optical Profilometer for Measuring Complex Surfaces |
CN102654399A (zh) * | 2011-03-01 | 2012-09-05 | 株式会社拓普康 | 光波距离测定装置 |
WO2013084616A1 (ja) * | 2011-12-05 | 2013-06-13 | 株式会社日立製作所 | 距離計測方法および装置とそれを搭載した形状計測装置 |
CN109729723A (zh) * | 2017-08-28 | 2019-05-07 | 索尼半导体解决方案公司 | 测距装置和测距方法 |
CN110673161A (zh) * | 2018-07-03 | 2020-01-10 | 度逢株式会社 | 物体检测装置及其物体检测方法、以及记录介质 |
JP2020104155A (ja) * | 2018-12-28 | 2020-07-09 | 株式会社キーエンス | レーザ加工装置 |
CN112368596A (zh) * | 2018-07-05 | 2021-02-12 | 株式会社电装 | 光测距装置 |
-
1998
- 1998-11-09 JP JP10317192A patent/JP2000147122A/ja active Pending
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US8786834B2 (en) | 2011-03-01 | 2014-07-22 | Kabushiki Kaisha Topcon | Optical distance measuring apparatus |
WO2013084616A1 (ja) * | 2011-12-05 | 2013-06-13 | 株式会社日立製作所 | 距離計測方法および装置とそれを搭載した形状計測装置 |
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CN110673161A (zh) * | 2018-07-03 | 2020-01-10 | 度逢株式会社 | 物体检测装置及其物体检测方法、以及记录介质 |
CN110673161B (zh) * | 2018-07-03 | 2023-04-18 | 度逢株式会社 | 物体检测装置及其物体检测方法、以及记录介质 |
CN112368596A (zh) * | 2018-07-05 | 2021-02-12 | 株式会社电装 | 光测距装置 |
JP2020104155A (ja) * | 2018-12-28 | 2020-07-09 | 株式会社キーエンス | レーザ加工装置 |
JP7181790B2 (ja) | 2018-12-28 | 2022-12-01 | 株式会社キーエンス | レーザ加工装置 |
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