JP2023135347A - Measuring apparatus - Google Patents

Abstract

To achieve distance measurement by an FMCW system using a laser light source having a response delay.SOLUTION: A measuring apparatus comprises: a generation device that generates frequency-modulated light; an optical device that irradiates an object with the light and causes reflected light from the object and reference light to interfere with each other; a detection device that detects an interference wave between the reflected light and the reference light and outputs a beat signal; and a signal processing device that obtains a distance to the object on the basis of a time change of beat frequency of the beat signal.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、測定装置に関する。 The present invention relates to a measuring device.

光を測定することによって周囲の物体までの距離情報を取得するＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging、Laser Imaging Detection and Ranging）などの測定装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。ＦＭＣＷ方式（ＦＭＣＷ：Frequency Modulated Continuous Wave）の測定装置では、周波数変調した照射光を対象物に照射し、対象物からの反射光と参照光とを干渉させた干渉波のビート周波数に基づいて、対象物までの距離や対象物との相対速度を測定する。 BACKGROUND ART Measuring devices such as LiDAR (Light Detection and Ranging, Laser Imaging Detection and Ranging) that acquire distance information to surrounding objects by measuring light are known (for example, see Patent Document 1). FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave) measurement equipment irradiates a target with frequency-modulated irradiation light, and based on the beat frequency of the interference wave that interferes with the reflected light from the target and the reference light, Measures the distance to the object and the relative speed to the object.

特表２０２０－５０２５０３号公報Special Publication No. 2020-502503

ＦＭＣＷ方式の測定装置では、レーザ光源の直流電流を制御することによって、時間の経過に応じて周波数が直線的に増加又は減少するように光を変調させることが一般的である。但し、レーザ光源の応答遅れによって、レーザ光源から実際に出力される光の周波数は、時間の経過に対して直線的に増加又は減少しないことがある。 In an FMCW measurement device, it is common to modulate light so that the frequency linearly increases or decreases over time by controlling the direct current of a laser light source. However, due to the response delay of the laser light source, the frequency of the light actually output from the laser light source may not increase or decrease linearly over time.

本発明は、応答遅れのあるレーザ光源を用いてＦＭＣＷ方式による測距を実現することを目的とする。 An object of the present invention is to realize distance measurement using the FMCW method using a laser light source with a response delay.

上記目的を達成するための本発明の一形態は、周波数変調した光を生成する生成装置と、前記光を対象物に照射するとともに、対象物からの反射光と参照光とを干渉させる光学装置と、前記反射光と前記参照光との干渉波を検出し、ビート信号を出力する検出装置と、前記ビート信号のビート周波数の時間変化に基づいて前記対象物までの距離を求める信号処理装置とを備える測定装置である。 One form of the present invention for achieving the above object includes a generation device that generates frequency-modulated light, and an optical device that irradiates a target object with the light and interferes with reflected light from the target object and reference light. a detection device that detects an interference wave between the reflected light and the reference light and outputs a beat signal; and a signal processing device that calculates the distance to the object based on a time change in the beat frequency of the beat signal. It is a measuring device equipped with.

その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄、及び図面により明らかにされる。 Other problems disclosed in the present application and methods for solving the problems will be made clear by the detailed description section and the drawings.

本発明によれば、応答遅れのあるレーザ光源を用いてＦＭＣＷ方式により距離を測定できる。 According to the present invention, distance can be measured by the FMCW method using a laser light source with a delayed response.

図１は、測定装置１の全体構成の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of the overall configuration of the measuring device 1. As shown in FIG. 図２Ａ及び図２Ｂは、測定光と反射光の周波数の時間変化の概要説明図である。FIG. 2A and FIG. 2B are schematic explanatory diagrams of temporal changes in the frequencies of measurement light and reflected light. 図３Ａ及び図３Ｂは、ビート周波数の時間変化の概要説明図である。FIG. 3A and FIG. 3B are schematic explanatory diagrams of changes in beat frequency over time. 図４は、解析部４２が行う処理のフロー図である。FIG. 4 is a flow diagram of the processing performed by the analysis unit 42. 図５は、ビート周波数の計測方法の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a beat frequency measurement method. 図６Ａは、解析部４２が予め記憶している第１テーブルの説明図である。図６Ｂは、解析部４２が予め記憶している第２テーブルの説明図である。FIG. 6A is an explanatory diagram of the first table stored in advance by the analysis unit 42. FIG. 6B is an explanatory diagram of the second table stored in advance by the analysis unit 42. 図７は、対象物９０が動いている場合のビート周波数ｆ_Ｂの時間変化の概要説明図である。FIG. 7 is a schematic explanatory diagram of temporal changes in the beat frequency _fB when the object 90 is moving. 図８Ａ～図８Ｃは、周波数変調光の周波数の時間変化を示す説明図である。FIGS. 8A to 8C are explanatory diagrams showing temporal changes in the frequency of frequency modulated light. 図９Ａ及び図９Ｂは、時間の経過に応じて周波数が直線的に増加又は減少するように光を変調させた場合の説明図である。FIGS. 9A and 9B are explanatory diagrams when light is modulated so that the frequency linearly increases or decreases over time. 図１０は、対象物９０が動いている場合の測定光と反射光の周波数の時間変化を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing temporal changes in the frequencies of the measurement light and reflected light when the object 90 is moving. 図１１Ａ及び図１１Ｂは、時間の経過に応じて周波数が非直線的に増加又は減少する場合の説明図である。FIGS. 11A and 11B are explanatory diagrams in the case where the frequency increases or decreases non-linearly over time.

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明において、同一の又は類似する構成について共通の符号を付して重複した説明を省略することがある。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, in the following description, the same or similar configurations may be given the same reference numerals and redundant descriptions may be omitted.

＜全体構成＞
図１は、測定装置１の全体構成の説明図である。 <Overall configuration>
FIG. 1 is an explanatory diagram of the overall configuration of the measuring device 1. As shown in FIG.

測定装置１は、対象物９０までの距離を測定する装置である。測定装置１は、いわゆるＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging、Laser Imaging Detection and Ranging）としての機能を有する。測定装置１は、ＦＭＣＷ方式（ＦＭＣＷ：Frequency Modulated Continuous Wave）にて対象物９０までの距離を測定する。すなわち、測定装置１は、周波数変調した測定光（照射光）を対象物９０に照射し、対象物９０からの反射光と測定光（参照光）とを干渉させ、干渉光の検出結果であるビート信号の周波数（ビート周波数）に基づいて、対象物９０までの距離を測定する。なお、測定装置１は、対象物９０までの距離だけでなく、対象物９０との相対速度も測定可能である。 The measuring device 1 is a device that measures the distance to an object 90. The measurement device 1 has a function as so-called LiDAR (Light Detection and Ranging, Laser Imaging Detection and Ranging). The measuring device 1 measures the distance to the object 90 using the FMCW method (Frequency Modulated Continuous Wave). That is, the measuring device 1 irradiates the target object 90 with frequency-modulated measurement light (irradiation light), causes the reflected light from the target object 90 and the measurement light (reference light) to interfere, and the result is the detection of the interference light. The distance to the object 90 is measured based on the frequency of the beat signal (beat frequency). Note that the measuring device 1 can measure not only the distance to the object 90 but also the relative speed with the object 90.

測定装置１は、生成装置１０と、光学装置２０と、検出装置３０と、信号処理装置４０とを有する。 The measuring device 1 includes a generating device 10, an optical device 20, a detecting device 30, and a signal processing device 40.

生成装置１０は、周波数を変調させた光（周波数変調光）を生成する装置である。生成装置１０は、周波数変調光を光学装置２０に出力する。生成装置１０から出力した光（測定光）は、一部は対象物９０に照射する照射光となり、一部は反射光に干渉させる参照光となる。生成装置１０は、信号発生器１１と、電流源１２と、レーザ光源１３と、温調器１４とを有する。 The generation device 10 is a device that generates frequency-modulated light (frequency modulated light). Generation device 10 outputs frequency modulated light to optical device 20 . A part of the light (measurement light) output from the generation device 10 becomes irradiation light that irradiates the object 90, and a part becomes reference light that interferes with the reflected light. The generation device 10 includes a signal generator 11 , a current source 12 , a laser light source 13 , and a temperature controller 14 .

信号発生器１１は、電流源１２を制御するための電圧信号を生成する。信号発生器１１は、例えば波形発生器であり、例えば三角波の電圧信号を生成して電流源１２に出力する。
電流源１２は、光源を制御するための電流信号を生成する。電流源１２は、信号発生器１１の電圧信号に応じた電流信号を生成する。例えば、電流源１２は、三角波の電圧信号に応じた三角波の電流信号を生成してレーザ光源１３に出力する。
レーザ光源１３は、周波数を変調させた光（周波数変調光）を出射する。例えば、レーザ光源１３は、分布帰還型（ＤＦＢ）レーザ素子を用いて構成される。レーザ光源１３は、電流源１２の電流信号に応じた周波数のレーザ光を生成する。レーザ光は、例えば１９３．４０２４～１９３．４２６６ＴＨｚ（λ＝１５４９．９０３～１５５０．０９７ｎｍ）の範囲で周波数変調したレーザ光を生成する。例えば、レーザ光源１３は、三角波の電流信号に応じて周波数を徐々に増加又は減少させたレーザ光（周波数変調光）を生成する。レーザ光源１３は、レーザ光を光学装置２０に出力する。
温調器１４は、レーザ光源１３（特にレーザ素子）を所定の温度に調整する。温調器１４は、例えば温度センサ１４Ａと熱電素子（例えばペルチェ素子）を有し、温度センサ１４Ａによってレーザ光源１３の温度を測定し、温度センサ１４Ａの測定結果に基づいて熱電素子をフィードバック制御することによってレーザ光源１３を所定の温度に調整する。 Signal generator 11 generates a voltage signal for controlling current source 12 . The signal generator 11 is, for example, a waveform generator, and generates, for example, a triangular wave voltage signal and outputs it to the current source 12.
Current source 12 generates a current signal for controlling the light source. Current source 12 generates a current signal according to the voltage signal from signal generator 11 . For example, the current source 12 generates a triangular wave current signal according to the triangular voltage signal and outputs it to the laser light source 13 .
The laser light source 13 emits frequency-modulated light (frequency-modulated light). For example, the laser light source 13 is configured using a distributed feedback (DFB) laser element. The laser light source 13 generates laser light with a frequency according to the current signal from the current source 12. The laser light is frequency-modulated in the range of, for example, 193.4024 to 193.4266 THz (λ=1549.903 to 1550.097 nm). For example, the laser light source 13 generates laser light (frequency modulated light) whose frequency is gradually increased or decreased according to a triangular wave current signal. Laser light source 13 outputs laser light to optical device 20 .
The temperature controller 14 adjusts the laser light source 13 (particularly the laser element) to a predetermined temperature. The temperature controller 14 has, for example, a temperature sensor 14A and a thermoelectric element (for example, a Peltier element), measures the temperature of the laser light source 13 with the temperature sensor 14A, and performs feedback control of the thermoelectric element based on the measurement result of the temperature sensor 14A. By doing so, the laser light source 13 is adjusted to a predetermined temperature.

光学装置２０は、周波数変調した光（測定光）を対象物９０に照射し、対象物９０からの反射光と参照光（測定光）とを干渉させる装置である。光学装置２０は、生成装置１０から入力された測定光の一部を対象物９０に照射する照射光とし、生成装置１０から入力された測定光の一部を参照光とし、対象物９０からの反射光と参照光とを干渉させて干渉光（干渉波）を生成する。光学装置２０は、反射光と参照光とを干渉させた干渉光（干渉波）を検出装置３０に出力する。光学装置２０は、分岐器２１と、サーキュレータ２２と、光学系２３と、光導波路２４と、結合器２５とを有する。
分岐器２１は、生成装置１０の周波数変調光を分岐する。分岐器２１は、例えば光カプラにより構成される。分岐した一方の光は、サーキュレータ２２に出力され、対象物９０に照射する照射光となる。分岐した他方の光は、光導波路２４に出力され、反射波と干渉させる参照光となる。
サーキュレータ２２は、分岐器２１からの光（照射光）を光学系２３に導くとともに、光学系２３からの光（反射光）を結合器２５に導く。
光学系２３は、対象物９０に向かって光を照射するとともに、反射光を集光して出力する。光学系２３は、例えばレンズ、ミラー、プリズムなどの光学エレメントにより構成される。光学系２３は、例えば、照射光を対向物に向かって照射する投光用光学系と、反射光を集光する受光用光学系とを有する。光学系２３は、照射光を走査させる機能を有していても良い。光学系２３は、集光した反射光をサーキュレータ２２に出力する。なお、反射光は、サーキュレータ２２を介して、結合器２５に入力される。
光導波路２４は、分岐器２１から結合器２５までの間の所定長の光路を構成する。光導波路２４は、所定の光路長で参照光を分岐器２１から結合器２５へ導く。光導波路２４は、例えば光ファイバにより構成される。
結合器２５は、サーキュレータ２２からの反射光と、光導波路２４からの参照光とを結合する。結合器２５は、例えば光カプラにより構成される。結合器２５は、反射光と参照光とを干渉させる干渉器として機能し、反射光と参照光とを干渉させた干渉光（干渉波）を生成する。結合器２５は、干渉光を検出装置３０に出力する。 The optical device 20 is a device that irradiates a target object 90 with frequency-modulated light (measurement light) and causes the reflected light from the target object 90 to interfere with the reference light (measurement light). The optical device 20 uses a portion of the measurement light input from the generation device 10 as irradiation light to irradiate the object 90, uses a portion of the measurement light input from the generation device 10 as reference light, and uses it as irradiation light to irradiate the object 90. The reflected light and the reference light are caused to interfere with each other to generate interference light (interference wave). The optical device 20 outputs interference light (interference wave) obtained by interfering the reflected light and the reference light to the detection device 30. The optical device 20 includes a splitter 21 , a circulator 22 , an optical system 23 , an optical waveguide 24 , and a coupler 25 .
The splitter 21 branches the frequency modulated light from the generation device 10 . The splitter 21 is composed of, for example, an optical coupler. One of the branched lights is output to the circulator 22 and becomes irradiation light that irradiates the object 90. The other branched light is output to the optical waveguide 24 and becomes a reference light that is caused to interfere with the reflected wave.
The circulator 22 guides the light (irradiation light) from the splitter 21 to the optical system 23 and guides the light (reflected light) from the optical system 23 to the coupler 25 .
The optical system 23 irradiates light toward the object 90 and collects and outputs reflected light. The optical system 23 is composed of optical elements such as lenses, mirrors, and prisms. The optical system 23 includes, for example, a light projecting optical system that irradiates irradiation light toward an opposing object, and a light receiving optical system that collects reflected light. The optical system 23 may have a function of scanning the irradiation light. The optical system 23 outputs the collected reflected light to the circulator 22. Note that the reflected light is input to the coupler 25 via the circulator 22.
The optical waveguide 24 constitutes an optical path of a predetermined length from the splitter 21 to the coupler 25. The optical waveguide 24 guides the reference light from the splitter 21 to the coupler 25 with a predetermined optical path length. The optical waveguide 24 is composed of, for example, an optical fiber.
The coupler 25 couples the reflected light from the circulator 22 and the reference light from the optical waveguide 24. The coupler 25 is composed of, for example, an optical coupler. The coupler 25 functions as an interferometer that causes the reflected light and the reference light to interfere with each other, and generates interference light (interference wave) in which the reflected light and the reference light interfere. Coupler 25 outputs the interference light to detection device 30 .

検出装置３０は、反射光と参照光との干渉光を検出し、ビート信号を出力する装置である。検出装置３０は、光電変換器３１と、増幅器３２とを有する。
光電変換器３１は、検出した光信号（ここでは干渉光）の強度に応じた電気信号（電流信号）を出力する。光電変換器３１は、例えばフォトダイオードである。光電変換器３１が検出する干渉光は、周波数の異なる反射光と参照光とが干渉することによって振幅が周期的に変わる波である。
増幅器３２は、光電変換器３１の電流信号を電圧信号に変換して出力する。増幅器３２は、例えばトランスインピーダンス増幅器により構成される。増幅器３２から出力されるビート信号は、反射光と参照光の周波数の差を示す信号となる。ビート信号のビート周波数は、干渉光のうなり成分の周波数に相当する。また、ビート信号のビート周波数は、反射光と参照光の周波数の差に相当する。 The detection device 30 is a device that detects interference light between reflected light and reference light and outputs a beat signal. The detection device 30 includes a photoelectric converter 31 and an amplifier 32.
The photoelectric converter 31 outputs an electric signal (current signal) according to the intensity of the detected optical signal (here, interference light). The photoelectric converter 31 is, for example, a photodiode. The interference light detected by the photoelectric converter 31 is a wave whose amplitude changes periodically due to interference between reflected light and reference light having different frequencies.
The amplifier 32 converts the current signal of the photoelectric converter 31 into a voltage signal and outputs the voltage signal. The amplifier 32 is configured by, for example, a transimpedance amplifier. The beat signal output from the amplifier 32 is a signal indicating the difference in frequency between the reflected light and the reference light. The beat frequency of the beat signal corresponds to the frequency of the beat component of the interference light. Furthermore, the beat frequency of the beat signal corresponds to the difference in frequency between the reflected light and the reference light.

信号処理装置４０は、ビート信号に基づいて対象物９０までの距離を求める装置である。信号処理装置４０は、不図示のＡ／Ｄ変換器、演算装置、記憶装置等を有する。演算装置は、例えばＣＰＵ、ＧＰＵ、ＭＰＵなどの演算処理装置で構成される。記憶装置は、主記憶装置と補助記憶装置とにより構成され、プログラムやデータを記憶する装置である。記憶装置に記憶されているプログラムを演算装置が実行することにより、対象物９０までの距離を測定するための各種処理が実行される。図１には、信号処理装置４０が実行する各種処理が機能ブロックとして示されている。 The signal processing device 40 is a device that calculates the distance to the target object 90 based on the beat signal. The signal processing device 40 includes an A/D converter, an arithmetic device, a storage device, etc. (not shown). The arithmetic unit is composed of an arithmetic processing unit such as a CPU, GPU, or MPU. A storage device is a device that is composed of a main storage device and an auxiliary storage device, and stores programs and data. Various processes for measuring the distance to the target object 90 are executed by the arithmetic device executing the program stored in the storage device. In FIG. 1, various processes executed by the signal processing device 40 are shown as functional blocks.

信号処理装置４０は、信号取得部４１と、解析部４２と、出力部４３とを有する。信号取得部４１は、検出装置３０のビート信号をデジタル信号として取り込む。信号取得部４１は、例えばＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ変換ボード等）により構成される。解析部４２は、ビート信号に基づいて対象物９０までの距離を求める。解析部４２の処理については、後述する。出力部４３は、解析部４２の解析結果を外部に出力する。例えば、出力部４３は、対象物９０までの距離を示す距離データや、対象物９０の相対速度を示す速度データを、外部装置である車両ＥＣＵに出力する。 The signal processing device 40 includes a signal acquisition section 41, an analysis section 42, and an output section 43. The signal acquisition unit 41 acquires the beat signal from the detection device 30 as a digital signal. The signal acquisition unit 41 is configured by, for example, an A/D converter (such as an A/D conversion board). The analysis unit 42 calculates the distance to the target object 90 based on the beat signal. The processing of the analysis unit 42 will be described later. The output unit 43 outputs the analysis result of the analysis unit 42 to the outside. For example, the output unit 43 outputs distance data indicating the distance to the target object 90 and speed data indicating the relative speed of the target object 90 to the vehicle ECU, which is an external device.

＜参考説明１＞
本実施形態の解析部４２の処理について説明する前に、まず一般的なＦＭＣＷ方式による測定方法について説明する。 <Reference explanation 1>
Before explaining the processing of the analysis unit 42 of this embodiment, a measurement method using a general FMCW method will first be explained.

図９Ａ及び図９Ｂは、時間の経過に応じて周波数が直線的に増加又は減少するように光を変調させた場合の説明図である。図９Ａは、測定光と反射光の周波数の時間変化を示すグラフであり、横軸は時間を示し、縦軸は周波数を示している。なお、周波数が増加する期間のことを漸増期間と呼び、周波数が減少する期間のことを漸減期間と呼ぶことがある。図９Ｂは、ビート信号の周波数解析結果（高速フーリエ変換（ＦＦＴ）による解析結果）を示すグラフであり、横軸は周波数を示し、縦軸は振幅（強度）を示している。まず、対象物９０が静止している場合（対象物９０との相対速度がゼロの場合）について説明する。 FIGS. 9A and 9B are explanatory diagrams when light is modulated so that the frequency linearly increases or decreases over time. FIG. 9A is a graph showing temporal changes in the frequencies of measurement light and reflected light, where the horizontal axis shows time and the vertical axis shows frequency. Note that the period in which the frequency increases is sometimes referred to as a gradual increase period, and the period in which the frequency decreases is sometimes referred to as a gradual decrease period. FIG. 9B is a graph showing the frequency analysis results (fast Fourier transform (FFT) analysis results) of the beat signal, where the horizontal axis shows the frequency and the vertical axis shows the amplitude (intensity). First, a case where the target object 90 is stationary (a case where the relative velocity with the target object 90 is zero) will be described.

図中のｆ_Ｂは、測定光（照射光、参照光）と反射光との周波数の差を示している。Δｔは、対象物９０までの間を光が往復するのにかかる時間を示している。Ｔは、漸増期間又は漸減期間（周波数を変調させる変調時間）を示している。Ｆは、変調周波数幅（周波数の増加幅や減少幅）を示している。 f _B in the figure indicates the difference in frequency between the measurement light (irradiation light, reference light) and the reflected light. Δt indicates the time required for the light to travel back and forth to the object 90. T indicates an increasing period or a decreasing period (modulation time for modulating the frequency). F indicates the modulation frequency width (frequency increase width or frequency decrease width).

ここでは、時間の経過に応じて周波数が直線的に増加するため、グラフの傾きが一定であることから、Δｔは、次式（１）の通りになる。
Δｔ＝（Ｔ／Ｆ）・ｆ_Ｂ ・・・（１） Here, since the frequency increases linearly with the passage of time and the slope of the graph is constant, Δt is expressed by the following equation (1).
Δt=(T/F)・f _B ...(1)

ここで、光の速度をｃとし、対象物９０までの距離をＲとすると、対象物９０までの間を光が往復するのに時間Δｔかかることから、距離Ｒは、次式（２）の通りになる。
２Ｒ＝ｃ・Δｔ
Ｒ＝（ｃ・Ｔ／２Ｆ）・ｆ_Ｂ ・・・（２） Here, if the speed of light is c and the distance to the object 90 is R, it takes time Δt for the light to travel back and forth to the object 90, so the distance R can be calculated using the following equation (2). become a street.
2R=c・Δt
R=(c・T/2F)・f _B ...(2)

上式（２）のうち、周波数ｆ_Ｂは、図９Ｂに示すようにビート信号をＦＦＴ解析することによって求めることができる。また、光の速度ｃ、変調時間Ｔ及び変調周波数幅Ｆは、既知である。このため、ビート信号をＦＦＴ解析して周波数ｆ_Ｂを求めることによって、対象物９０までの距離Ｒを算出することができる。 In the above equation (2), the frequency f _B can be determined by performing FFT analysis on the beat signal as shown in FIG. 9B. Furthermore, the speed of light c, the modulation time T, and the modulation frequency width F are known. Therefore, the distance R to the object 90 can be calculated by performing FFT analysis on the beat signal and finding the frequency _fB .

図１０は、対象物９０が動いている場合の測定光と反射光の周波数の時間変化を示すグラフである。なお、時間の経過に応じて周波数が直線的に増加又は減少するように光が変調している。反射光のグラフに示されるように、対象物９０が動いている場合、ドップラー効果によって周波数がシフトする。 FIG. 10 is a graph showing temporal changes in the frequencies of the measurement light and reflected light when the object 90 is moving. Note that the light is modulated so that the frequency linearly increases or decreases over time. As shown in the reflected light graph, when the object 90 is moving, the frequency shifts due to the Doppler effect.

図中のｆ_ｄｏｐは、ドップラー効果による周波数のシフト量（ドップラーシフト周波数）を示している。ｆ_ｕｐは、漸増期間中における測定光（照射光、参照光）と反射光との周波数の差を示している。ｆ_ｄｎは、漸減期間中における測定光（照射光、参照光）と反射光との周波数の差を示している。 f _dop in the figure indicates the amount of frequency shift due to the Doppler effect (Doppler shift frequency). f _up indicates the difference in frequency between the measurement light (irradiation light, reference light) and the reflected light during the gradual increase period. f _dn indicates the difference in frequency between the measurement light (irradiation light, reference light) and the reflected light during the gradual decrease period.

周波数ｆ_ｕｐは、漸増期間中のビート信号をＦＦＴ解析することによって求めることができる。また、周波数ｆ_ｄｎは、漸減期間中のビート信号をＦＦＴ解析することによって求めることができる。なお、ビート信号の周波数解析は、漸増期間と漸減期間のそれぞれで別個に行われることになる。そして、周波数ｆ_ｕｐ及び周波数ｆ_ｄｎに基づいて、次式（３）のように周波数ｆ_Ｂを求めることができ、前述の式（２）に基づいて距離Ｒを求めることができる。
ｆ_Ｂ＝（ｆ_ｕｐ＋ｆ_ｄｎ）／２ ・・・（３） The frequency f _up can be determined by FFT analysis of the beat signal during the ramp-up period. Further, the frequency f _dn can be obtained by performing FFT analysis on the beat signal during the gradual decrease period. Note that frequency analysis of the beat signal will be performed separately for each of the gradual increase period and gradual decrease period. Then, based on the frequency f _up and the frequency f _dn , the frequency f _B can be determined as shown in the following formula (3), and the distance R can be determined based on the above-mentioned formula (2).
_fB = ( _fup + _fdn )/2...(3)

また、周波数ｆ_ｕｐ及び周波数ｆ_ｄｎに基づいて、次式（４）のようにドップラーシフト周波数ｆ_ｄｏｐを求めることができ、次式（５）に基づいて相対速度Ｖを求めることができる。
ｆ_ｄｏｐ＝（ｆ_ｕｐ－ｆ_ｄｎ）/２ ・・・（４）
Ｖ＝（λ／２）・ｆ_ｄｏｐ ・・・（５）
（λは、光の波長） Furthermore, the Doppler shift frequency f _dop can be determined based on the frequency f _up and the frequency f _dn as shown in the following equation (4), and the relative velocity V can be determined based on the following equation (5).
f _dop = (f _up - f _dn )/2 (4)
V=(λ/2)・f _dop ...(5)
(λ is the wavelength of light)

＜参考説明２：光源の応答遅れ＞
図１１Ａ及び図１１Ｂは、時間の経過に応じて周波数が非直線的に増加又は減少する場合の説明図である。図１１Ａは、測定光（照射光、参照光）と反射光の周波数の時間変化を示すグラフであり、横軸は時間を示し、縦軸は周波数を示している。図１１Ｂは、ビート信号の周波数解析結果（ＦＦＴ解析結果）を示すグラフであり、横軸は周波数を示し、縦軸は振幅（強度）を示している。ここでは、説明の簡略化のため、対象物９０は静止しているものとする（対象物９０との相対速度はゼロとする）。 <Reference explanation 2: Light source response delay>
FIGS. 11A and 11B are explanatory diagrams in the case where the frequency increases or decreases non-linearly over time. FIG. 11A is a graph showing temporal changes in the frequencies of measurement light (irradiation light, reference light) and reflected light, where the horizontal axis shows time and the vertical axis shows frequency. FIG. 11B is a graph showing the frequency analysis results (FFT analysis results) of the beat signal, where the horizontal axis shows the frequency and the vertical axis shows the amplitude (intensity). Here, in order to simplify the explanation, it is assumed that the object 90 is stationary (the relative velocity with respect to the object 90 is zero).

実際のレーザ光源１３では、入力電流が変化してから出力するレーザ光の周波数が変化するまでの間に応答遅れがある。この結果、電流源１２が三角波の電流信号をレーザ光源１３に入力しても、レーザ光源１３から出力されるレーザ光の周波数は、時間の経過に対して直線的に増加・減少しない。 In the actual laser light source 13, there is a response delay between when the input current changes and when the frequency of the output laser light changes. As a result, even if the current source 12 inputs a triangular wave current signal to the laser light source 13, the frequency of the laser light output from the laser light source 13 does not linearly increase or decrease over time.

このように周波数が非直線的に変化する場合、測定光（照射光、参照光）と反射光との周波数の差が一定にならない。この結果、図１１Ｂに示すように、ビート信号に対して周波数解析（ＦＦＴ解析）が行われても、特定の周波数に強度のピークが現れ難くなる（これに対し、周波数が直線的に変化する場合には、図９Ｂに示すように、特定の周波数にピークが表れる）。このため、周波数が非直線的に変化する場合には、ビート信号に対する周波数解析によってビート周波数ｆ_Ｂを求めることが困難になり、この結果、前述の式（２）に基づいて距離Ｒを求めることが困難になる。 When the frequency changes nonlinearly in this way, the difference in frequency between the measurement light (irradiation light, reference light) and the reflected light does not become constant. As a result, as shown in FIG. 11B, even when frequency analysis (FFT analysis) is performed on the beat signal, intensity peaks are less likely to appear at specific frequencies (in contrast, when the frequency changes linearly) In some cases, a peak appears at a specific frequency, as shown in FIG. 9B). For this reason, when the frequency changes non-linearly, it becomes difficult to determine the beat frequency _fB by frequency analysis of the beat signal, and as a result, it is difficult to determine the distance R based on the above equation (2). becomes difficult.

＜解析部４２の処理＞
図２Ａ及び図２Ｂは、測定光（照射光、参照光）と反射光の周波数の時間変化の概要説明図である。図２Ａは、対象物９０の距離が近い場合の説明図である。図２Ｂは、対象物９０の距離が遠い場合の説明図である。各図の横軸は時間を示し、縦軸は周波数を示している。 <Processing of the analysis unit 42>
FIGS. 2A and 2B are schematic explanatory diagrams of temporal changes in the frequencies of measurement light (irradiation light, reference light) and reflected light. FIG. 2A is an explanatory diagram when the object 90 is close. FIG. 2B is an explanatory diagram when the object 90 is far away. In each figure, the horizontal axis shows time, and the vertical axis shows frequency.

図２Ａ及び図２Ｂに示すように、レーザ光源１３の応答遅れの影響により、漸増期間中の測定光（照射光、参照光）と反射光との周波数の差は、徐々に増加する（ｆ_Ｂ１＜ｆ_Ｂ２＜ｆ_Ｂ３）。対象物９０の距離が近い場合、図２Ａに示すように、測定光と反射光との周波数の差の時間変化は、比較的小さくなる。一方、対象物９０の距離が遠い場合、図２Ｂに示すように、測定光と反射光との周波数の差の時間変化は、比較的大きくなる。 As shown in FIGS. 2A and 2B, due to the response delay of the laser light source 13, the frequency difference between the measurement light (irradiation light, reference light) and the reflected light gradually increases during the gradual increase period (f _B1 <f _B2 < f _B3 ). When the distance to the target object 90 is short, as shown in FIG. 2A, the time change in the frequency difference between the measurement light and the reflected light becomes relatively small. On the other hand, when the object 90 is far away, as shown in FIG. 2B, the time change in the frequency difference between the measurement light and the reflected light becomes relatively large.

図３Ａ及び図３Ｂは、ビート周波数の時間変化の概要説明図である。図３Ａは、対象物９０の距離が近い場合の説明図である。図３Ｂは、対象物９０の距離が遠い場合の説明図である。各図の横軸は時間を示し、縦軸はビート周波数を示している。図中の点線は、実線のグラフを直線近似したグラフに相当する。 FIG. 3A and FIG. 3B are schematic explanatory diagrams of changes in beat frequency over time. FIG. 3A is an explanatory diagram when the object 90 is close. FIG. 3B is an explanatory diagram when the object 90 is far away. In each figure, the horizontal axis shows time, and the vertical axis shows beat frequency. The dotted line in the figure corresponds to a graph obtained by linear approximation of the solid line graph.

図３Ａ及び図３Ｂに示すように、レーザ光源１３の応答遅れの影響により、ビート信号のビート周波数は、時間に応じて変化する（これに対し、図９Ａに示すように周波数が直線的に増加又は減少する場合には、漸増期間中や漸減期間中におけるビート周波数は一定になり、時間変化しない）。そして、対象物９０の距離が近い場合、図３Ａに示すように、ビート周波数の時間変化は、比較的小さくなる。例えば、対象物９０の距離が近い場合、図３Ａに示すように、時間の変化量に対するビート周波数の変化量の割合（グラフの傾きに相当）は、比較的小さくなる。一方、対象物９０の距離が遠い場合、図３Ｂに示すように、測定光（照射光、参照光）と反射光との周波数の差の時間変化は、ビート周波数の時間変化は、比較的大きくなる。例えば、対象物９０の距離が近い場合、図３Ｂに示すように、時間の変化量に対するビート周波数の変化量の割合は、比較的大きくなる。 As shown in FIGS. 3A and 3B, the beat frequency of the beat signal changes over time due to the response delay of the laser light source 13 (on the other hand, as shown in FIG. 9A, the frequency increases linearly). Or, if it decreases, the beat frequency during the gradual increase period or the gradual decrease period becomes constant and does not change over time). When the distance to the target object 90 is short, as shown in FIG. 3A, the change in beat frequency over time becomes relatively small. For example, when the distance of the target object 90 is short, as shown in FIG. 3A, the ratio of the amount of change in beat frequency to the amount of change over time (corresponding to the slope of the graph) is relatively small. On the other hand, when the object 90 is far away, as shown in FIG. 3B, the time change in the frequency difference between the measurement light (irradiation light, reference light) and the reflected light is relatively large, and the time change in the beat frequency is relatively large. Become. For example, when the distance of the target object 90 is short, as shown in FIG. 3B, the ratio of the amount of change in beat frequency to the amount of change in time becomes relatively large.

そこで、解析部４２は、ビート周波数の時間変化を求め、ビート周波数の時間変化に基づいて対象物９０の距離を求める。具体的には、解析部４２は、時間の変化量に対するビート周波数の変化量の割合（ビート周波数の時間変化率；グラフの傾きに相当）に基づいて対象物９０の距離を求める。 Therefore, the analysis unit 42 determines the time change in the beat frequency and determines the distance to the object 90 based on the time change in the beat frequency. Specifically, the analysis unit 42 calculates the distance to the object 90 based on the ratio of the amount of change in the beat frequency to the amount of change over time (temporal change rate of the beat frequency; equivalent to the slope of the graph).

図４は、解析部４２が行う処理のフロー図である。図中の各処理は、信号処理装置４０を構成する演算処理装置が解析プログラムを実行することにより実現される。 FIG. 4 is a flow diagram of the processing performed by the analysis unit 42. Each process in the figure is realized by the arithmetic processing unit that constitutes the signal processing device 40 executing an analysis program.

解析部４２は、まず、時間ごとのビート周波数を計測する（Ｓ１０１）。図５は、ビート周波数の計測方法の説明図である。図中のグラフはビート信号を示しており、横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示している。 The analysis unit 42 first measures the beat frequency for each time (S101). FIG. 5 is an explanatory diagram of a beat frequency measurement method. The graph in the figure shows a beat signal, the horizontal axis shows time, and the vertical axis shows voltage.

解析部４２は、まず、ビート信号がピークとなる時間（ピーク時間）を求める。図中のグラフ上の黒丸印は、ビート信号のピーク（極値；極大値又は極小値）を示している。例えば、解析部４２は、ビート信号の電圧の傾き（ビート信号の微分値）の符号が変化する時間をピーク時間として順次計測する。ここでは、解析部４２は、ビート信号が極大値になるピーク時間（電圧の傾きの符号が正から負に変化する時間）と、ビート信号が極小値になるピーク時間（電圧の傾きの符号が負から正に変化する時間）とをそれぞれ計測する。但し、解析部４２は、ビート信号の極大値のピーク時間だけを計測しても良いし、ビート信号の極小値のピーク時間だけを計測しても良い。なお、解析部４２は、ビート信号の全てのピークのそれぞれのピーク時間を計測する代わりに、例えば所定周期ごとや所定時間経過ごとにピーク時間を検出しても良い。解析部４２は、漸増期間中又は漸増期間中に、複数のピーク時間を計測することになる。 The analysis unit 42 first determines the time when the beat signal reaches its peak (peak time). The black circles on the graph in the figure indicate the peaks (extreme values; local maximum values or local minimum values) of the beat signal. For example, the analysis unit 42 sequentially measures the time when the sign of the voltage slope of the beat signal (differential value of the beat signal) changes as the peak time. Here, the analysis unit 42 determines the peak time at which the beat signal reaches its maximum value (the time at which the sign of the voltage slope changes from positive to negative) and the peak time at which the beat signal reaches its minimum value (the time at which the sign of the voltage slope changes from positive to negative). The time required for the change from negative to positive is measured. However, the analysis unit 42 may measure only the peak time of the maximum value of the beat signal, or may measure only the peak time of the minimum value of the beat signal. Note that instead of measuring the peak times of all the peaks of the beat signal, the analysis unit 42 may detect the peak times, for example, at every predetermined period or every elapse of a predetermined period of time. The analysis unit 42 will measure a plurality of peak times during the gradual increase period or during the gradual increase period.

次に、解析部４２は、２つのピーク時間の間隔に基づいて、ビート周波数を算出する。例えば、解析部４２は、ビート信号の或る極大値のピーク時間と、次の極大値のピーク時間との間隔（ビート信号の１周期の時間）に基づいて、その時間（タイミング）におけるビート周波数を算出する。なお、解析部４２は、ビート信号の或る極小値のピーク時間と、次の極小値のピーク時間との間隔（ビート信号の１周期の時間）に基づいて、その時間におけるビート周波数を算出しても良い。また、解析部４２は、ビート信号の或る極大値（又は極小値）のピーク時間と、次の極小値（又は極大値）のピーク時間との間隔（ビート信号の半周期の時間）に基づいて、その時間におけるビート周波数を算出しても良い。若しくは、解析部４２は、ビート信号の或る極大値（又は極小値）のピーク時間と、複数周期後の極大値（又は極小値）のピーク時間との間隔に基づいて、その時間におけるビート周波数を算出しても良い。解析部４２は、漸増期間中又は漸減期間中における複数の時間（複数のタイミング）のそれぞれのビート周波数を計測することになる。 Next, the analysis unit 42 calculates the beat frequency based on the interval between the two peak times. For example, the analysis unit 42 calculates the beat frequency at that time (timing) based on the interval between the peak time of a certain maximum value of the beat signal and the peak time of the next maximum value (time of one cycle of the beat signal). Calculate. Note that the analysis unit 42 calculates the beat frequency at that time based on the interval between the peak time of a certain minimum value of the beat signal and the peak time of the next minimum value (time of one cycle of the beat signal). It's okay. The analysis unit 42 also calculates the value based on the interval between the peak time of a certain local maximum value (or local minimum value) of the beat signal and the peak time of the next local minimum value (or local maximum value) (time of half a cycle of the beat signal). Then, the beat frequency at that time may be calculated. Alternatively, the analysis unit 42 calculates the beat frequency at that time based on the interval between the peak time of a certain maximum value (or minimum value) of the beat signal and the peak time of the maximum value (or minimum value) after a plurality of cycles. may also be calculated. The analysis unit 42 measures the beat frequency at each of a plurality of times (a plurality of timings) during a gradual increase period or a gradual decrease period.

なお、図５に示す一例では、解析部４２は、２つの極大値のピーク時間に基づくビート周波数の算出と、２つの極小値のピーク時間に基づくビート周波数の算出とを、半周期ごとに交互に繰り返す。これにより、ビート信号の半周期ごとにビート周波数を求めることができるため、高い時間解像度でビート周波数を求めることができる。 In the example shown in FIG. 5, the analysis unit 42 alternately calculates the beat frequency based on the peak times of two local maximum values and the beat frequency based on the peak times of two local minimum values every half period. Repeat. As a result, the beat frequency can be determined every half period of the beat signal, so the beat frequency can be determined with high time resolution.

次に、解析部４２は、ビート周波数の時間変化を求める（Ｓ１０２）。ここでは、解析部４２は、ビート周波数の時間変化を示す指標として、時間の変化量に対するビート周波数の変化量の割合（ビート周波数の時間変化率）を求める。言い換えると、解析部４２は、図３Ａや図３Ｂに示すグラフ（直線）の傾きを算出する。具体的には、解析部４２は、Ｓ１０１で求めた複数の時間ｔのそれぞれのビート周波数ｆ_Ｂに基づいて、最小二乗法による直線近似式（ｆ_Ｂ＝Ａ・ｔ＋Ｂ）を求め、この近似式の傾きＡをビート周波数の時間変化を示す値とする。（後述するように、解析部４２は、この近似式の切片Ｂに基づいて対象物９０の相対速度を求めることも可能である。）なお、時間の変化量に対するビート周波数の変化量の割合（ビート周波数の時間変化率）の算出方法は、最小二乗法に限られるものではなく、他の算出方法でも良い。例えば、解析部４２は、漸増期間（又は漸減期間）の開始直後と終了直前の２つの時間のそれぞれのビート周波数に基づいて、時間の増加に対するビート周波数の増加の割合を算出しても良い（つまり、２点を結ぶ直線の傾きを、ビート周波数の時間変化率としても良い）。 Next, the analysis unit 42 determines the change in beat frequency over time (S102). Here, the analysis unit 42 calculates the ratio of the amount of change in beat frequency to the amount of change over time (temporal change rate of beat frequency) as an index indicating the change in beat frequency over time. In other words, the analysis unit 42 calculates the slope of the graph (straight line) shown in FIGS. 3A and 3B. Specifically, the analysis unit 42 obtains a linear approximation equation (f _B =A·t+B) by the least squares method based on the beat frequency f _B of each of the plurality of times t obtained in S101, and calculates this approximate equation Let the slope A be a value indicating the change in beat frequency over time. (As described later, the analysis unit 42 can also calculate the relative velocity of the object 90 based on the intercept B of this approximation equation.) Note that the ratio of the amount of change in the beat frequency to the amount of change in time ( The method of calculating the rate of change over time of the beat frequency is not limited to the least squares method, and other calculation methods may be used. For example, the analysis unit 42 may calculate the rate of increase in beat frequency with respect to the increase in time based on the beat frequencies of two times immediately before the start and immediately before the end of the gradual increase period (or gradual decrease period). In other words, the slope of the straight line connecting the two points may be used as the time rate of change of the beat frequency).

次に、解析部４２は、ビート周波数の時間変化（ここでは時間の変化量に対するビート周波数の変化量の割合；ビート周波数の時間変化率）に基づいて、対象物９０までの距離を導出する（Ｓ１０３）。図６Ａは、解析部４２が予め記憶している第１テーブルの説明図である。第１テーブルには、ビート周波数の時間変化を示す傾きＡと、距離Ｒとが対応付けられている。解析部４２は、Ｓ１０２で求めたビート周波数の時間変化（傾きＡ）に基づいて第１テーブルを参照することによって、距離Ｒを求める。例えば、ビート周波数の時間変化を示す傾きがＡ_４の場合、解析部４２は、第１テーブルを参照することによって、対象物９０までの距離をＲ_４と導出することになる。なお、解析部４２は、Ｓ１０２で求めた傾きＡが第１テーブルの傾きＡ_iとＡ_ｉ＋１の間の値である場合には、傾きＡ_iに対応する距離Ｒ_ｉと、傾きＡ_ｉ＋１に対応する距離Ｒ_ｉ＋１とに基づいて、Ｓ１０２で求めた傾きＡに相当する距離Ｒを補間しても良い。 Next, the analysis unit 42 derives the distance to the object 90 based on the time change in the beat frequency (here, the ratio of the amount of change in the beat frequency to the amount of change in time; the rate of change in the beat frequency over time) ( S103). FIG. 6A is an explanatory diagram of the first table stored in advance by the analysis unit 42. In the first table, a slope A indicating a change in beat frequency over time and a distance R are associated with each other. The analysis unit 42 determines the distance R by referring to the first table based on the time change (inclination A) of the beat frequency determined in S102. For example, if the slope indicating the time change in the beat frequency is _A4 , the analysis unit 42 derives the distance to the object 90 as _R4 by referring to the first table. Note that, if the slope A obtained in S102 is a value between the slope A _i and A _i+1 of the first table, the analysis unit 42 calculates the distance R _i corresponding to the slope A _i and the slope A _i+1 . The distance R corresponding to the slope A obtained in S102 may be interpolated based on the distance R _i+1 .

解析部４２は、ビート周波数の時間変化や、ビート周波数の大きさに基づいて、対象物９０との相対速度を導出しても良い。以下、相対速度を導出方法について説明する。 The analysis unit 42 may derive the relative velocity with respect to the object 90 based on the time change of the beat frequency or the magnitude of the beat frequency. The method for deriving the relative velocity will be explained below.

図６Ｂは、解析部４２が予め記憶している第２テーブルの説明図である。第２テーブルには、ビート周波数の時間変化を示す傾きＡと、基準切片Ｂ_０とが対応付けられている。
図７は、対象物９０が動いている場合のビート周波数ｆ_Ｂの時間変化の概要説明図である。既に説明したように、対象物９０が動いている場合、ドップラー効果によって周波数がシフトする。図中のｆ_ｄｏｐは、ドップラー効果による周波数のシフト量（ドップラーシフト周波数）を示している。図中には、基準切片Ｂ_０と、ドップラーシフト周波数ｆ_ｄｏｐとの関係を示す説明図である。 FIG. 6B is an explanatory diagram of the second table stored in advance by the analysis unit 42. In the second table, a slope A indicating a change in beat frequency over time is associated with a reference intercept _B0 .
FIG. 7 is a schematic explanatory diagram of temporal changes in the beat frequency _fB when the object 90 is moving. As already explained, when the object 90 is moving, the frequency shifts due to the Doppler effect. f _dop in the figure indicates the amount of frequency shift due to the Doppler effect (Doppler shift frequency). The figure is an explanatory diagram showing the relationship between the reference intercept B ₀ and the Doppler shift frequency f _dop .

既に説明した通り、解析部４２は、Ｓ１０１で求めた複数の時間ｔのそれぞれのビート周波数ｆ_Ｂに基づいて、最小二乗法による直線近似式（ｆ_Ｂ＝Ａ・ｔ＋Ｂ）を求め、ビート周波数の時間変化を示す傾きＡを求めるとともに、切片Ｂを求める。切片Ｂは、Ｓ１０１で求めた複数のビート周波数の大きさを示す指標となる。
次に、解析部４２は、Ｓ１０２で求めたビート周波数の時間変化（傾きＡ）に基づいて第２テーブルを参照することによって、基準切片Ｂ_０を求める。図６Ｂに示す第２テーブルの基準切片Ｂ_０は、対象物９０が静止している状態で傾きが特定の値Ａになる場合の切片の値に相当する（図７参照）。基準切片Ｂ_０は、対象物９０が静止している状態におけるビート周波数の大きさを示す指標となる。
そして、解析部４２は、切片Ｂと基準切片Ｂ_０との差を求める。図７に示すように、切片Ｂと基準切片Ｂ_０との差は、ドップラーシフト周波数ｆ_ｄｏｐに相当する。例えば、ビート周波数の時間変化を示す傾きがＡ_４の場合、解析部４２は、切片Ｂと基準切片Ｂ_０４との差を算出することによって、ドップラーシフト周波数ｆ_ｄｏｐを算出することになる。解析部４２は、ドップラーシフト周波数ｆ_ｄｏｐに基づいて、前述の式（５）に基づいて相対速度Ｖ（＝（λ／２）・ｆ_ｄｏｐ）を求めることができる。 As already explained, the analysis unit 42 obtains a linear approximation formula (f _B =A・t+B) by the least squares method based on the beat frequency f _B of each of the plurality of times t obtained in S101, and calculates the beat frequency. A slope A indicating a change over time is determined, and an intercept B is determined. The intercept B serves as an index indicating the magnitude of the plurality of beat frequencies determined in S101.
Next, the analysis unit 42 obtains the reference intercept _B0 by referring to the second table based on the time change (inclination A) of the beat frequency obtained in S102. The reference intercept _B0 of the second table shown in FIG. 6B corresponds to the value of the intercept when the slope becomes a specific value A when the object 90 is stationary (see FIG. 7). The reference intercept _B0 serves as an index indicating the magnitude of the beat frequency when the object 90 is stationary.
Then, the analysis unit 42 calculates the difference between the intercept B and the reference intercept _B0 . As shown in FIG. 7, the difference between the intercept B and the reference intercept B ₀ corresponds to the Doppler shift frequency f _dop . For example, when the slope indicating the time change of the beat frequency is _A4 , the analysis unit 42 calculates the Doppler shift frequency f _dop by calculating the difference between the intercept B and the reference intercept _B04 . The analysis unit 42 can calculate the relative velocity V (=(λ/2)·f _dop ) based on the above-mentioned equation (5) based on the Doppler shift frequency f _dop .

図８Ａ～図８Ｃは、周波数変調光の周波数の時間変化を示す説明図である。図中の縦軸は時間を示し、縦軸は周波数を示している。 FIGS. 8A to 8C are explanatory diagrams showing temporal changes in the frequency of frequency modulated light. The vertical axis in the figure shows time, and the vertical axis shows frequency.

図８Ａには、周波数が徐々に増加する漸増期間と、周波数が徐々に減少する漸減期間とを交互に繰り返す様子が示されている。生成装置１０の信号発生器１１が三角波の電圧信号を出力する場合、レーザ光源１３は、図８Ａに示すように周波数が時間変化する光（周波数変調光）を出力することになる。図８Ａに示すように光を周波数変調させる場合（周波数変調光の周波数が漸増期間と漸減期間とを交互に繰り返すように時間変化する場合）には、解析部４２は、漸増期間用の第１テーブル（及び第２テーブル）と、漸減期間用の第１テーブル（及び第２テーブル）とをそれぞれ備えることが望ましい。これにより、漸増期間及び漸減期間のそれぞれにおいて、対象物９０までの距離（及び対象物９０との相対速度）を求めることができる。 FIG. 8A shows how an increasing period in which the frequency gradually increases and a decreasing period in which the frequency gradually decreases are alternately repeated. When the signal generator 11 of the generation device 10 outputs a triangular wave voltage signal, the laser light source 13 outputs light whose frequency changes over time (frequency modulated light) as shown in FIG. 8A. When frequency modulating the light as shown in FIG. 8A (when the frequency of the frequency modulated light changes over time so as to alternately repeat a gradual increase period and a gradual decrease period), the analysis unit 42 It is desirable to provide a table (and a second table) and a first table (and a second table) for the gradual reduction period. Thereby, the distance to the target object 90 (and the relative speed with respect to the target object 90) can be determined in each of the gradual increase period and the gradual decrease period.

図８Ｂには、周波数が徐々に増加した後に周波数が急降下することを繰り返す様子が示されている。図８Ｃには、周波数が徐々に減少した後に周波数が急上昇することを繰り返す様子が示されている。生成装置１０の信号発生器１１がのこぎり波の電圧信号を出力する場合、レーザ光源１３は、図８Ｂや図８Ｃに示すように周波数が時間変化する周波数変調光を出力することになる。図８Ｂや図８Ｃに示すように光を周波数変調させる場合には、解析部４２は、１種類の第１テーブル（及び第２テーブル）だけを備えるだけで良い。これにより、解析部４２は、漸増期間用及び漸減期間用の両方の第１テーブルを備えなくても良いため、テーブルのデータ量を軽減できる。 FIG. 8B shows how the frequency repeats a gradual increase and then a sudden drop. FIG. 8C shows how the frequency gradually decreases and then repeatedly increases rapidly. When the signal generator 11 of the generation device 10 outputs a sawtooth voltage signal, the laser light source 13 outputs frequency modulated light whose frequency changes over time as shown in FIGS. 8B and 8C. When frequency modulating light as shown in FIGS. 8B and 8C, the analysis unit 42 only needs to have one type of first table (and second table). Thereby, the analysis unit 42 does not need to have both the first table for the gradual increase period and the first table for the gradual decrease period, so the amount of data in the table can be reduced.

ところで、レーザ光源１３（特にレーザ素子）の特性は温度によって変化するため、レーザ光源１３の応答遅れも、温度によって変化する。このため、レーザ光源１３から出力されるレーザ光の周波数の時間変化は、温度に応じて変化する。この結果、仮に対象物９０までの距離が同じであっても、温度が変化すると、Ｓ１０２で求められるビート周波数の時間変化（傾きＡ）が変化する。
そこで、解析部４２は、温度と、ビート周波数の時間変化（傾きＡ）と、距離Ｒとを対応付けた第１テーブルを備えることが望ましい。言い換えると、ビート周波数の時間変化（傾きＡ）と、距離Ｒとを対応付けた第１テーブルに、温度も対応付けられていることが望ましい。この場合、解析部４２は、温度センサによって温度を検出し、温度センサの検出した温度と、Ｓ１０２で求めたビート周波数の時間変化（傾きＡ）とに基づいて第１テーブルを参照することによって、距離Ｒを求めることになる。これにより、距離の測定精度を高めることができる。 By the way, since the characteristics of the laser light source 13 (particularly the laser element) change depending on the temperature, the response delay of the laser light source 13 also changes depending on the temperature. Therefore, the frequency of the laser light output from the laser light source 13 changes over time depending on the temperature. As a result, even if the distance to the object 90 is the same, if the temperature changes, the time change (inclination A) of the beat frequency determined in S102 will change.
Therefore, it is desirable that the analysis unit 42 includes a first table that associates temperature, time change in beat frequency (inclination A), and distance R. In other words, it is desirable that the first table that associates the time change (inclination A) of the beat frequency with the distance R also associates the temperature. In this case, the analysis unit 42 detects the temperature using the temperature sensor, and refers to the first table based on the temperature detected by the temperature sensor and the time change (slope A) of the beat frequency obtained in S102. The distance R will be found. Thereby, the accuracy of distance measurement can be improved.

なお、上記の説明では、解析部４２は、ビート周波数の時間変化（傾きＡ）と距離Ｒとを対応付けた第１テーブルを予め記憶しており、Ｓ１０２で求めたビート周波数の時間変化（傾きＡ）をキーとして第１テーブルを参照することによって、距離Ｒを求めていた。但し、解析部４２は、テーブルを用いずに距離Ｒを求めても良い。例えば、解析部４２は、ビート周波数の時間変化（傾きＡ）を距離Ｒに変換する関数を備え、この関数を用いてＳ１０２で求めたビート周波数の時間変化（傾きＡ）を距離Ｒに変換することによって、対象物９０までの距離を求めても良い。このようにしても、解析部４２は、ビート信号のビート周波数の時間変化に基づいて、対象物９０までの距離を求めることができる。 In the above explanation, the analysis unit 42 stores in advance the first table that associates the time change (inclination A) of the beat frequency with the distance R, and the analysis unit 42 stores in advance the first table that associates the time change (inclination A) of the beat frequency with the distance R, and calculates the time change (inclination The distance R was determined by referring to the first table using A) as a key. However, the analysis unit 42 may calculate the distance R without using a table. For example, the analysis unit 42 includes a function that converts the change in beat frequency over time (slope A) into a distance R, and converts the change in beat frequency over time (slope A) obtained in S102 into distance R using this function. The distance to the object 90 may also be determined by doing this. Even in this case, the analysis unit 42 can determine the distance to the object 90 based on the time change in the beat frequency of the beat signal.

同様に、テーブルを用いずに、温度センサの検出した温度とビート周波数の時間変化（傾きＡ）とに基づいて距離Ｒを求めても良い。例えば、解析部４２は、関数を用いて、温度センサの検出した温度とＳ１０２で求めたビート周波数の時間変化（傾きＡ）とに基づいて、距離Ｒを算出しても良い。このようにしても、解析部４２は、距離の測定精度を高めることができる。 Similarly, the distance R may be determined based on the temperature detected by the temperature sensor and the time change (inclination A) of the beat frequency, without using a table. For example, the analysis unit 42 may use a function to calculate the distance R based on the temperature detected by the temperature sensor and the time change (inclination A) of the beat frequency determined in S102. Even in this case, the analysis unit 42 can improve the accuracy of distance measurement.

温度センサの検出した温度を用いて対象物９０までの距離を求める場合、温度センサは、生成装置１０のレーザ光源１３（特にレーザ素子）の温度を検出することが望ましい。これにより、レーザ光源１３の温度特性に応じて対象物９０までの距離を求めることができるため、距離の測定精度を高めることができる。この場合、解析部４２は、温調装置に設けられている温度センサ１４Ａの検出する温度を用いると良い。これにより、温度センサ１４Ａを兼用できる。但し、解析部４２は、温調装置の温度センサ１４Ａとは別の温度センサの検出した温度を用いて、対象物９０までの距離を求めても良い。 When determining the distance to the target object 90 using the temperature detected by the temperature sensor, it is desirable that the temperature sensor detects the temperature of the laser light source 13 (particularly the laser element) of the generation device 10. Thereby, the distance to the target object 90 can be determined according to the temperature characteristics of the laser light source 13, so the accuracy of distance measurement can be improved. In this case, the analysis unit 42 may use the temperature detected by the temperature sensor 14A provided in the temperature control device. Thereby, the temperature sensor 14A can also be used. However, the analysis unit 42 may determine the distance to the object 90 using the temperature detected by a temperature sensor other than the temperature sensor 14A of the temperature control device.

＝＝＝小括＝＝＝
上記の測定装置１は、生成装置１０と、光学装置２０と、検出装置３０と、信号処理装置４０とを備えている。図１１Ａに示すように、応答遅れのあるレーザ光源を用いると、時間の経過に応じて周波数が非直線的に増加又は減少する。このような場合、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、ビート信号のビート周波数は、時間に応じて変化する。また、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、ビート周波数の時間変化は、対象物までの距離に応じて異なることになる。そこで、本実施形態の信号処理装置４０は、ビート信号のビート周波数の時間変化に基づいて、対象物９０までの距離を求める。これにより、応答遅れのあるレーザ光源を用いてＦＭＣＷ方式により距離を測定することができる。また、安価なレーザ光源を利用できるため、測定装置１のコストの低減を図ることができる。 ===Summary===
The measurement device 1 described above includes a generation device 10, an optical device 20, a detection device 30, and a signal processing device 40. As shown in FIG. 11A, when a laser light source with a delayed response is used, the frequency nonlinearly increases or decreases over time. In such a case, the beat frequency of the beat signal changes over time, as shown in FIGS. 3A and 3B. Furthermore, as shown in FIGS. 3A and 3B, the beat frequency changes over time depending on the distance to the object. Therefore, the signal processing device 40 of this embodiment calculates the distance to the target object 90 based on the time change of the beat frequency of the beat signal. Thereby, distance can be measured by the FMCW method using a laser light source with a delayed response. Furthermore, since an inexpensive laser light source can be used, the cost of the measuring device 1 can be reduced.

信号処理装置４０は、漸増期間又は漸減期間における複数の時間（複数のタイミング）のそれぞれのビート周波数を求め（図４のＳ１０１参照）、求められた複数のビート周波数に基づいて、ビート周波数の時間変化を求める（Ｓ１０２）。例えば、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、信号処理装置４０は、或る漸増期間における３つの時間のそれぞれに対応するビート周波数ｆ_Ｂ１，ｆ_Ｂ２，ｆ_Ｂ３を求め、求められた３つのビート周波数ｆ_Ｂ１，ｆ_Ｂ２，ｆ_Ｂ３に基づいて時間の変化量に対するビート周波数の変化量の割合（ビート周波数の時間変化に相当；図３Ａ及び図３Ｂに示すグラフの傾きに相当）を求める。これにより、Ｓ１０３の処理において、ビート周波数の時間変化に基づいて対象物までの距離を測定することができる。なお、信号処理装置４０は、漸増期間における複数のビート周波数を求める代わりに、漸減期間における複数のビート周波数を求め、求められた複数のビート周波数に基づいてビート周波数の時間変化（例えばグラフの傾き）を求めても良い。 The signal processing device 40 determines the beat frequency at each of a plurality of times (multiple timings) in the gradual increase period or the gradual decrease period (see S101 in FIG. 4), and calculates the beat frequency time based on the determined plurality of beat frequencies. The change is determined (S102). For example, as shown in FIGS. 3A and 3B, the signal processing device 40 determines beat frequencies f _B1 , f _B2 , and f _B3 corresponding to each of three times in a certain gradual increase period, and Based on the frequencies f _B1 , f _B2 , and f _B3 , the ratio of the amount of change in the beat frequency to the amount of change over time (corresponds to the change in beat frequency over time; corresponds to the slope of the graph shown in FIGS. 3A and 3B) is determined. Thereby, in the process of S103, the distance to the target object can be measured based on the time change of the beat frequency. Note that instead of finding a plurality of beat frequencies in a gradual increase period, the signal processing device 40 finds a plurality of beat frequencies in a gradual decrease period, and based on the found plurality of beat frequencies, changes over time in the beat frequency (for example, the slope of the graph) are determined. ).

信号処理装置４０は、図５に示すように、ビート信号がピークとなるピーク時間を求め、ピーク時間の間隔に基づいてビート周波数を求める。これにより、漸増期間又は漸減期間におけるビート周波数の時間変化を求めることができる。なお、ビート周波数の計測方法は、これに限られるものではない。例えば、信号処理装置４０は、ビート信号が所定の電圧（例えば０Ｖ）になる時間を求めるとともに、ビート信号が所定の電圧（例えばビート信号の中心電圧（平均電圧））になる時間の間隔に基づいてビート周波数を求めても良い。 As shown in FIG. 5, the signal processing device 40 determines the peak time at which the beat signal reaches its peak, and determines the beat frequency based on the interval between the peak times. Thereby, it is possible to determine the change in beat frequency over time during the gradual increase period or the gradual decrease period. Note that the method of measuring the beat frequency is not limited to this. For example, the signal processing device 40 determines the time when the beat signal reaches a predetermined voltage (for example, 0V), and also calculates the time interval at which the beat signal reaches a predetermined voltage (for example, the center voltage (average voltage) of the beat signal). You can also find the beat frequency by

信号処理装置４０は、図５に示すように、ビート信号が極大値となるピーク時間と、ビート信号が極小値となるピーク時間とをそれぞれ求め、ピーク時間の間隔に基づいて、ビート信号の半周期ごとにビート周波数を求める。これにより、高い時間解像度でビート周波数を求めることができる。但し、ビート周波数を求めるタイミングは、これに限られるものではない。例えば、信号処理装置４０は、所定周期ごとや所定時間経過ごとに、ピーク時間やビート周波数を求めても良い。なお、所定周期ごとや所定時間経過ごとにピーク時間やビート周波数を求める場合、ビート信号の半周期ごとにビート周波数を求める場合と比べて、信号処理装置４０の演算負荷を軽減できる。 As shown in FIG. 5, the signal processing device 40 determines the peak time at which the beat signal reaches its maximum value and the peak time at which the beat signal reaches its minimum value, and divides the beat signal into half the beat signal based on the interval between the peak times. Find the beat frequency for each period. This allows the beat frequency to be determined with high temporal resolution. However, the timing for determining the beat frequency is not limited to this. For example, the signal processing device 40 may obtain the peak time and beat frequency at every predetermined period or every elapse of a predetermined period of time. Note that when the peak time and the beat frequency are determined every predetermined cycle or every predetermined period of time, the calculation load on the signal processing device 40 can be reduced compared to when the beat frequency is determined every half cycle of the beat signal.

信号処理装置４０は、漸増期間又は漸減期間における複数の時間のそれぞれのビート周波数を求め（図４のＳ１０１参照）、求められた複数のビート周波数の大きさに基づいて、対象物の相対速度を求める（図６Ｂ及び図７参照）。例えば、図７に示すように、信号処理装置４０は、或る漸増期間における複数の時間のそれぞれのビート周波数に基づいて、最小二乗法による直線近似式（ｆ_Ｂ＝Ａ・ｔ＋Ｂ）を求め、ビート周波数の時間変化を示す傾きＡを求めるとともに、複数のビート周波数の大きさを示す指標となる切片Ｂを求める。そして、信号処理装置４０は、図６Ｂに示す第２テーブルを参照することによって、切片Ｂと基準切片Ｂ_０との差からドップラーシフト周波数ｆ_ｄｏｐを求め、これにより、対象物の相対速度Ｖ（＝（λ／２）・ｆ_ｄｏｐ）を求めることができる。なお、信号処理装置４０は、最小二乗法による直線近似式の切片Ｂを求める代わりに、他のビート周波数の大きさを示す指標に基づいてドップラーシフト周波数ｆ_ｄｏｐを求めることによって、対象物の相対速度を求めても良い。 The signal processing device 40 determines the beat frequency at each of a plurality of times in the gradual increase period or the gradual decrease period (see S101 in FIG. 4), and calculates the relative speed of the object based on the magnitudes of the determined plurality of beat frequencies. (See FIGS. 6B and 7). For example, as shown in FIG. 7, the signal processing device 40 calculates a linear approximation equation (f _B =A·t+B) using the least squares method based on the beat frequencies of each of a plurality of times in a certain gradual increase period, A slope A indicating a change in beat frequency over time is determined, and an intercept B serving as an index indicating the magnitude of a plurality of beat frequencies is determined. Then, the signal processing device 40 calculates the Doppler shift frequency f _dop from the difference between the intercept B and the reference intercept _B0 by referring to the second table shown in FIG. 6B, and thereby calculates the relative velocity V( =(λ/2)·f _dop ) can be obtained. Note that instead of finding the intercept B of the linear approximation equation using the least squares method, the signal processing device 40 _calculates the relative You can also find the speed.

信号処理装置４０は、ビート周波数の時間変化と距離とを対応付けたテーブルを予め記憶しており（図６Ａ参照）、このテーブルを参照することによって距離を求める。これにより、ビート周波数の時間変化に基づいて距離を求めることができる。但し、信号処理装置４０は、テーブルを用いずに距離を求めても良い。 The signal processing device 40 stores in advance a table that associates time changes in beat frequency with distances (see FIG. 6A), and calculates distances by referring to this table. Thereby, the distance can be determined based on the change in beat frequency over time. However, the signal processing device 40 may calculate the distance without using a table.

テーブルを参照することによって距離を求める場合、ビート周波数の時間変化と距離とを対応付けたテーブルには、更に温度が対応付けられていることが望ましい。そして、信号処理装置４０は、温度センサの検出した温度とビート周波数の時間変化とに基づいてテーブルを参照することによって距離を求めることが望ましい。これにより、距離の測定精度を高めることができる。 When determining distance by referring to a table, it is desirable that the table that associates time changes in beat frequency with distance also associates temperature. It is desirable that the signal processing device 40 calculates the distance by referring to a table based on the temperature detected by the temperature sensor and the change in beat frequency over time. Thereby, the accuracy of distance measurement can be improved.

なお、テーブルを用いずに、温度センサの検出した温度とビート周波数の時間変化とに基づいてテーブルを参照することによって距離を求めることが望ましい。これにより、距離の測定精度を高めることができる。 Note that it is desirable to obtain the distance by referring to the table based on the temperature detected by the temperature sensor and the change in beat frequency over time, without using the table. Thereby, the accuracy of distance measurement can be improved.

温度センサの検出した温度を用いて対象物９０までの距離を求める場合、温度センサは、生成装置１０（レーザ光源１３）の温度を検出することが望ましい。これにより、レーザ光源１３の温度特性に応じて対象物９０までの距離を求めることができるため、距離の測定精度を高めることができる。 When determining the distance to the target object 90 using the temperature detected by the temperature sensor, it is desirable that the temperature sensor detects the temperature of the generation device 10 (laser light source 13). Thereby, the distance to the target object 90 can be determined according to the temperature characteristics of the laser light source 13, so the accuracy of distance measurement can be improved.

上記の測定方法によれば、（１）周波数変調した光を生成すること、（２）光を対象物９０に照射するとともに、対象物９０からの反射光と参照光とを干渉させること、（３）反射光と参照光との干渉波を検出装置３０で検出し、検出装置３０からビート信号を出力すること、及び（４）ビート信号のビート周波数の時間変化に基づいて対象物９０までの距離を求めること、が行われる。これにより、応答遅れのあるレーザ光源を用いてＦＭＣＷ方式により距離を測定することができる。 According to the above measurement method, (1) generating frequency-modulated light; (2) irradiating the light onto the object 90 and causing the reflected light from the object 90 and the reference light to interfere; 3) detecting the interference wave between the reflected light and the reference light with the detection device 30, and outputting a beat signal from the detection device 30; The distance is calculated. Thereby, distance can be measured by the FMCW method using a laser light source with a delayed response.

以上、本発明の実施形態につき詳述したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。また、上記の実施形態は本発明を分かりやすく説明するために構成を詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、上記の実施形態の構成の一部について、他の構成に追加、削除、置換することが可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications. In addition, the above-described embodiments have been described in detail to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and the present invention is not necessarily limited to having all the described configurations. Further, some of the configurations of the above embodiments can be added to, deleted from, or replaced with other configurations.

１ 測定装置、
１０ 生成装置、１１ 信号発生器、
１２ 電流源、１３ レーザ光源、
１４ 温調器、１４Ａ 温度センサ、
２０ 光学装置、２１ 分岐器、
２２ サーキュレータ、２３ 光学系、
２４ 光導波路、２５ 結合器、
３０ 検出装置、３１ 光電変換器、３２ 増幅器、
４０ 信号処理装置、４１ 信号取得部、
４２ 解析部、４３ 出力部、
９０ 対象物 1 measuring device,
10 generation device, 11 signal generator,
12 current source, 13 laser light source,
14 temperature controller, 14A temperature sensor,
20 optical device, 21 splitter,
22 circulator, 23 optical system,
24 optical waveguide, 25 coupler,
30 detection device, 31 photoelectric converter, 32 amplifier,
40 signal processing device, 41 signal acquisition unit,
42 analysis section, 43 output section,
90 Object

Claims (10)

周波数変調した光を生成する生成装置と、
前記光を対象物に照射するとともに、対象物からの反射光と参照光とを干渉させる光学装置と、
前記反射光と前記参照光との干渉波を検出し、ビート信号を出力する検出装置と、
前記ビート信号のビート周波数の時間変化に基づいて前記対象物までの距離を求める信号処理装置と
を備える測定装置。 a generation device that generates frequency-modulated light;
an optical device that irradiates the object with the light and causes the reflected light from the object to interfere with the reference light;
a detection device that detects interference waves between the reflected light and the reference light and outputs a beat signal;
A measuring device comprising: a signal processing device that calculates a distance to the object based on a temporal change in the beat frequency of the beat signal. 請求項１に記載の測定装置であって、
前記信号処理装置は、
前記光の周波数が増加又は減少する期間における複数の時間のそれぞれの前記ビート周波数を求めるとともに、求められた複数の前記ビート周波数に基づいて前記時間変化を求める、
測定装置。 The measuring device according to claim 1,
The signal processing device includes:
determining the beat frequency for each of a plurality of times during a period in which the frequency of the light increases or decreases, and determining the temporal change based on the determined plurality of beat frequencies;
measuring device. 請求項２に記載の測定装置であって、
前記信号処理装置は、
前記ビート信号がピークとなるピーク時間を求め、
前記ピーク時間の間隔に基づいて、前記ビート周波数を求める、
測定装置。 The measuring device according to claim 2,
The signal processing device includes:
Find the peak time at which the beat signal reaches its peak,
determining the beat frequency based on the interval of the peak times;
measuring device. 請求項３に記載の測定装置であって、
前記信号処理装置は、
前記ビート信号が極大値となるピーク時間と、前記ビート信号が極小値となるピーク時間とをそれぞれ求め、
前記ピーク時間の間隔に基づいて、前記ビート信号の半周期ごとに前記ビート周波数を求める、
測定装置。 The measuring device according to claim 3,
The signal processing device includes:
Determine the peak time when the beat signal has a maximum value and the peak time when the beat signal has a minimum value, respectively;
determining the beat frequency for each half cycle of the beat signal based on the interval of the peak time;
measuring device. 請求項１～４のいずれかに記載の測定装置であって、
前記信号処理装置は、
前記光の周波数が増加又は減少する期間における複数の時間のそれぞれの前記ビート周波数を求めるとともに、求められた複数の前記ビート周波数の大きさに基づいて前記対象物の相対速度を求める、
測定装置。 The measuring device according to any one of claims 1 to 4,
The signal processing device includes:
Determining the beat frequency at each of a plurality of times during a period in which the frequency of the light increases or decreases, and determining the relative speed of the object based on the magnitudes of the determined plurality of beat frequencies.
measuring device. 請求項１～５のいずれかに記載の測定装置であって、
前記信号処理装置は、
前記時間変化と前記距離とを対応付けたテーブルを予め記憶しており、
前記検出装置の出力した前記ビート信号に基づいて前記ビート周波数の前記時間変化を求めるとともに、前記テーブルを参照することによって前記距離を求める、
測定装置。 The measuring device according to any one of claims 1 to 5,
The signal processing device includes:
A table in which the time change and the distance are associated is stored in advance,
determining the time change in the beat frequency based on the beat signal output by the detection device, and determining the distance by referring to the table;
measuring device. 請求項６に記載の測定装置であって、
温度を検出する温度センサを備え、
前記テーブルには、温度及び前記時間変化と前記距離とが対応付けられており、
前記信号処理装置は、前記温度センサの検出した温度と前記時間変化とに基づいて前記テーブルを参照することによって前記距離を求める、
測定装置。 The measuring device according to claim 6,
Equipped with a temperature sensor to detect temperature,
In the table, the temperature and the time change are associated with the distance,
The signal processing device calculates the distance by referring to the table based on the temperature detected by the temperature sensor and the time change.
measuring device. 請求項１～７のいずれかに記載の測定装置であって、
温度を検出する温度センサを備え、
前記信号処理装置は、前記温度センサの検出した温度と前記時間変化とに基づいて、前記距離を求める、
測定装置。 The measuring device according to any one of claims 1 to 7,
Equipped with a temperature sensor to detect temperature,
The signal processing device calculates the distance based on the temperature detected by the temperature sensor and the time change.
measuring device. 請求項８に記載の測定装置であって、
前記温度センサは、前記生成装置の温度を検出する、測定装置。 The measuring device according to claim 8,
The temperature sensor is a measurement device that detects the temperature of the generation device. 周波数変調した光を生成すること、
前記光を対象物に照射するとともに、対象物からの反射光と参照光とを干渉させること、
前記反射光と前記参照光との干渉波を検出装置で検出し、前記検出装置からビート信号を出力すること、及び
前記ビート信号のビート周波数の時間変化に基づいて前記対象物までの距離を求めること、
を行う測定方法。 generating frequency modulated light;
irradiating the object with the light and causing the reflected light from the object to interfere with the reference light;
Detecting an interference wave between the reflected light and the reference light with a detection device, and outputting a beat signal from the detection device, and determining the distance to the object based on a time change in the beat frequency of the beat signal. thing,
How to measure.

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