JP6653052B2 - Laser ranging device and laser ranging method - Google Patents
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Description
本発明は、レーザー測距装置およびレーザー測距方法に関する。 The present invention relates to a laser distance measuring device and a laser distance measuring method.
測定対象物にレーザー光を照射し、その反射光を受光して距離を測定するレーザー測距技術は、様々な分野で活用されている（例えば特許文献１、２）。特に、ファクトリーオートメーション（ＦＡ）の分野では従来から広く利用されており、さらに、最近では自動車の衝突安全回避用のレーザーレーダーが実用化され、さらなる需要の拡大が期待されている。 2. Description of the Related Art Laser ranging technology that irradiates a measurement target with laser light and receives reflected light to measure a distance has been used in various fields (for example, Patent Documents 1 and 2). In particular, it has been widely used in the field of factory automation (FA), and recently, a laser radar for avoiding collision safety of automobiles has been put into practical use, and further expansion of demand is expected.
また、建設市場においても、ＩＣＴ施工（情報化施工）の普及が促進され、工事現場の施工前、施工後の三次元データの計測が必要になり、建設用途向け三次元レーザースキャナーの需要が伸びている。三次元レーザースキャナーはまた、土木建築・建設分野に限らずその活用は多岐にわたり、工場やプラント、文化財調査保存、製品検査、リバースエンジニアリング、犯罪・事故現場捜査解析、森林調査、農業、バーチャルリアリティ等、様々な分野で利用されている。 Also, in the construction market, the spread of ICT construction (information-oriented construction) has been promoted, and it has become necessary to measure three-dimensional data before and after construction at construction sites, and the demand for three-dimensional laser scanners for construction applications is growing. ing. 3D laser scanners are not only used in civil engineering and construction, but also in a wide range of applications, including factories and plants, preservation and storage of cultural properties, product inspection, reverse engineering, crime and accident site investigation and analysis, forest research, agriculture, and virtual reality. Etc. are used in various fields.
レーザー測距技術のうち特に中長距離の距離測定には、大きく分類して２つの測距方式が用いられる。１つはＴＯＦ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）方式であり、測定対象物に対してレーザーパルスを照射し、そのパルスが戻ってくるまでの時間を測ることで、距離を算出する方式である。もう１つは位相差方式であり、レーザー光を変調し、送信光と受信光の変調信号の位相差から、対象までの距離を算出する方式である。 In the laser distance measurement technique, particularly for medium to long distance measurement, two distance measurement methods are broadly classified. One is a TOF (Time Of Flight) method, which irradiates a measurement object with a laser pulse and measures a time until the pulse returns, thereby calculating a distance. The other is a phase difference method in which laser light is modulated, and a distance to a target is calculated from a phase difference between modulated signals of transmission light and reception light.
ＴＯＦ方式は時間を正確に測定することが難しく、精度の面では、位相差方式のほうが優れていると言われている。しかし、単パルスで距離を求めることのできるＴＯＦ方式に対して、位相差方式では、レーザー照射時間を必要とする。このため、位相差方式では、長距離計測において高いパワーのレーザー出力を必要とする場合、精度と安全規格の両方を満たすことが難しくなる。ただし、現時点においては、光の到達時間を高精度で直接測定することが困難なため、高精度の測距においては、位相差方式が多く用いられている。 It is difficult to measure time accurately in the TOF method, and it is said that the phase difference method is superior in terms of accuracy. However, in contrast to the TOF method in which the distance can be obtained with a single pulse, the phase difference method requires a laser irradiation time. For this reason, in the phase difference method, when high-power laser output is required for long-distance measurement, it is difficult to satisfy both accuracy and safety standards. However, at the present time, it is difficult to directly measure the arrival time of light with high accuracy, and therefore, a phase difference method is often used in high-accuracy distance measurement.
位相差方式も、大別すると２つの方式がある。１つはレーザー波長変調方式であり、もう１つはレーザー強度変調方式である。レーザー波長変調方式は、工業用途などでサブミクロンという非常に高い精度を実現しているが、強度変調と比較して高コストで、かつ、大型の装置になってしまう。このため、三次元レーザースキャナーのような中長距離の距離計測には、主にレーザー強度変調方式が用いられる。 The phase difference method is also roughly classified into two methods. One is a laser wavelength modulation method, and the other is a laser intensity modulation method. The laser wavelength modulation system achieves a very high accuracy of submicron for industrial use or the like, but is expensive and large in size as compared with intensity modulation. For this reason, a laser intensity modulation method is mainly used for distance measurement over a long distance such as a three-dimensional laser scanner.
レーザー強度変調方式における変調波形としては、正弦波ではなくパルスが用いられる。その理由は、正弦波を用いるとレーザーを常時発光させることになり、例えば三次元レーザースキャナーのようにレーザー光を空間に放射する場合には人の目に入る可能性があるなど、安全性の点で問題があるからである。また、変調周波数としては、長距離を測定するには低い周波数、高い精度を得るには高い周波数と、複数の周波数が用いられる（例えば特許文献２）。 As a modulation waveform in the laser intensity modulation method, a pulse is used instead of a sine wave. The reason is that the use of a sine wave causes the laser to emit light constantly.For example, when emitting laser light into space like a three-dimensional laser scanner, there is a possibility that it will be in the human eye and safety This is because there is a problem. As the modulation frequency, a plurality of frequencies are used, such as a low frequency for measuring a long distance, and a high frequency for obtaining high accuracy (for example, Patent Document 2).
レーザー強度変調方式において、変調周波数を高くすると、受光信号をその周波数のまま処理することが困難になってくる。高い周波数を低い周波数に変換する方法として、変調信号と少し周波数の異なる局部発振信号を掛け合わせて差信号を得るヘテロダイン方式が良く知られている。しかし、ヘテロダイン方式はアナログ処理のため、回路規模が大きくなってしまう。 In the laser intensity modulation method, if the modulation frequency is increased, it becomes difficult to process the received light signal at that frequency. As a method of converting a high frequency to a low frequency, a heterodyne method in which a modulation signal is multiplied by a local oscillation signal having a slightly different frequency to obtain a difference signal is well known. However, since the heterodyne method is analog processing, the circuit scale becomes large.
本発明は、このような課題を解決し、受光信号を直接ディジタル変換してその受信信号の変調周波数よりも低い周波数で処理することのできるレーザー測距装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve such a problem and to provide a laser distance measuring apparatus capable of directly converting a received light signal into a digital signal and processing the received light signal at a frequency lower than the modulation frequency of the received signal.
本発明のレーザー測距装置は、強度変調されたレーザー光を発生する発光手段と、この発光手段の出力光を測定対象物に照射する光学手段と、発光手段の出力光を分岐して参照光として受光する参照光受光手段と、測定対象物からの戻り光を受光する戻り光受光手段と、参照光受光手段の出力する参照光信号と戻り光受光手段の出力する戻り光信号とをそれぞれ直接にアナログディジタル変換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器の出力に基づいて、参照光信号と戻り光信号との位相差を解析して、測定対象物までの距離を求める信号解析回路と、を備え、レーザー光の変調周波数として、複数の周波数が、一部がＡ／Ｄ変換器のナイキスト周波数より高い周波数であって、ナイキスト周波数より低い変調周波数およびその高調波と、ナイキスト周波数より高い変調周波数がナイキスト周波数で折り返された周波数とが互いに干渉しない値で、時間的に変化するように設定され、信号解析回路は、ナイキスト周波数より低い変調周波数およびナイキスト周波数で折り返された周波数のそれぞれの信号について解析する、ことを特徴とする。 The laser distance measuring apparatus according to the present invention includes: a light emitting unit that generates an intensity-modulated laser light; an optical unit that irradiates an output light of the light emitting unit to an object to be measured; and a reference light that branches the output light of the light emitting unit. A reference light receiving means for receiving the return light from the object to be measured, a reference light signal output from the reference light receiving means, and a return light signal output from the return light receiving means. A / D converter for analog-to-digital conversion, and a signal analyzer for analyzing a phase difference between a reference light signal and a return light signal based on an output of the A / D converter to obtain a distance to a measurement object. A modulation frequency of the laser beam, wherein a plurality of frequencies are partially higher than the Nyquist frequency of the A / D converter, and a modulation frequency lower than the Nyquist frequency and its harmonics; The modulation frequency higher than the Nyquist frequency is set to change with time at a value that does not interfere with the frequency folded at the Nyquist frequency, and the signal analysis circuit is folded at the modulation frequency lower than the Nyquist frequency and the Nyquist frequency. Analyzing each signal of the frequency.
すなわち、本発明では、受光信号を直接Ａ／Ｄ変換する。変調周波数ｆＨとしてナイキスト周波数ＦＳ／２（ＦＳはサンプリング周波数）より高い周波数を用いた場合、その周波数のままではサンプリングされず、ＦＳ−ｆＨの信号、すなわちナイキスト周波数ＦＳ／２で折り返された（エイリアシングされた）信号（以下、「エイリアス信号」という）に変換される。このエイリアス信号にも元の信号の位相情報が残っていることから、これを用いて、高精度の測距が可能である。ただし、ナイキスト周波数ＦＳ／２より低い変調周波数およびその高調波がエイリアス信号と干渉しないように、変調に用いる各周波数を設定することが必要である。 That is, in the present invention, the light receiving signal is directly A / D converted. If the Nyquist frequency F S / 2 as the modulation frequency f H (F S is the sampling frequency) using the frequency higher than, remains in the not sampled in the frequency signal F S -f H, i.e. the Nyquist frequency F S / 2 (Aliased) (hereinafter referred to as an “alias signal”). Since the phase information of the original signal remains in this alias signal, highly accurate ranging can be performed using this. However, it is necessary to set each frequency used for modulation so that the modulation frequency lower than the Nyquist frequency F S / 2 and its harmonics do not interfere with the alias signal.
本発明の第二の側面によると、強度変調されたレーザー光を発生させ、そのレーザー光を分岐して一方を測定対象物に照射すると共に他方を参照光として受光し、測定対象物からの戻り光を受光し、参照光と戻り光とのそれぞれの受光信号を直接にＡ／Ｄ変換して、２つの受光信号の位相差を解析して測定対象物までの距離を求めるレーザー測距方法において、レーザー光の変調周波数として、複数の周波数を、一部がＡ／Ｄ変換のナイキスト周波数より高い周波数であって、ナイキスト周波数より低い変調周波数およびその高調波と、ナイキスト周波数より高い変調周波数がナイキスト周波数で折り返された周波数と、が互いに干渉しない値で、時間的に変化するように設定し、ナイキスト周波数より低い変調周波数およびナイキスト周波数で折り返された周波数のそれぞれの信号について解析することを特徴とする。 According to the second aspect of the present invention, an intensity-modulated laser beam is generated, the laser beam is branched, and one of the laser beams is irradiated on the object to be measured, the other is received as reference light, and the laser beam is returned from the object to be measured. In a laser ranging method for receiving light, directly A / D converting respective light reception signals of a reference light and a return light, and analyzing a phase difference between the two light reception signals to obtain a distance to an object to be measured. A plurality of frequencies are used as the modulation frequency of the laser light, and some of the frequencies are higher than the Nyquist frequency of the A / D conversion. The frequency turned back by the frequency is set so that it does not interfere with each other, and it is set to change over time, and the modulation frequency and the Nyquist frequency lower than the Nyquist frequency are set. Characterized by analyzing each of the signals in folded frequency.
図１は、本発明の一実施形態のレーザー測距装置の構成を示すブロック図である。このレーザー測距装置は、測距のための信号処理を行う信号処理回路１と、強度変調されたレーザー光を発生する発光手段としてのレーザー発光モジュール２と、レーザー発光モジュール２の出力光を測定対象物４に照射する光学手段としての平行光レンズ３と、レーザー発光モジュール２の出力光を分岐して参照光として受光する参照光受光手段としての受光モジュール６と、集光レンズ５により集光された測定対象物４からの戻り光を受光する戻り光受光手段としての受光モジュール７とを備え、信号処理回路１内に、受光モジュール６の出力する参照光信号と受光モジュール７の出力する戻り光信号とをそれぞれ直接にアナログディジタル変換するＡ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）１３と、このＡ／Ｄ変換器１３の出力に基づいて、参照光信号と戻り光信号との位相差を解析して、測定対象物までの距離を求める信号解析回路１４とを備える。信号処理回路１内にはさらに、信号処理回路１内の各部を動作させるための基準クロックを発生する基準クロック発生器１１と、変調波形を生成してレーザー発光モジュール２に変調信号として供給する変調波形生成器１２とを備える。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a laser distance measuring apparatus according to one embodiment of the present invention. This laser distance measuring device includes a signal processing circuit 1 for performing signal processing for distance measurement, a laser
図２は、参照光信号と戻り光信号との位相差を説明する図である。強度変調周波数をｆとすると、強度変調の１周期は、λ＝ｃ／ｆに相当する。ｃは光の速度である。したがって、戻り光の位相が参照光信号の位相からΔφずれているとすると、レーザー光の往復走行距離は、（Δφ／２π）λということになる。すなわち、測定対象物までの距離ｄが、
ｄ＝（Δφ／２π）λ÷２＝（Δφ／２π）（ｃ／ｆ）λ÷２＝Δφｃ／４πｆ
により求められる。例えばｆ＝１ＭＨｚの場合、ｃ＝３×１０８ｍ／ｓとすると、λ＝３００ｍである。位相差を２πの範囲外まで検出することは実用的ではなく、測定対象物までの距離の測定範囲は、波長λの半分が限度となる。一方、変調周波数ｆが高いほど波長λが短く、測定精度を高めることができる。そこで、変調周波数ｆとして複数の周波数を時間的に切り替えて用い、「大きな物差し」、「中程度の物差し」、「細かい物差し」として使い分ける。これにより、測定レンジと測定精度とを共に向上させることができる。
FIG. 2 is a diagram illustrating a phase difference between the reference light signal and the return light signal. Assuming that the intensity modulation frequency is f, one cycle of the intensity modulation corresponds to λ = c / f. c is the speed of light. Therefore, assuming that the phase of the return light is shifted from the phase of the reference light signal by Δφ, the reciprocating travel distance of the laser light is (Δφ / 2π) λ. That is, the distance d to the measurement object is
d = (Δφ / 2π) λ ÷ 2 = (Δφ / 2π) (c / f) λ ÷ 2 = Δφc / 4πf
Required by For example, when f = 1 MHz, and c = 3 × 10 8 m / s, λ = 300 m. It is not practical to detect the phase difference outside the range of 2π, and the measurement range of the distance to the measurement object is limited to half the wavelength λ. On the other hand, the higher the modulation frequency f, the shorter the wavelength λ, and the higher the measurement accuracy. Therefore, a plurality of frequencies are temporally switched and used as the modulation frequency f, and are selectively used as “large ruler”, “medium ruler”, and “fine ruler”. Thereby, both the measurement range and the measurement accuracy can be improved.
ここで問題となるのは、変調周波数ｆが高くなるほど測定精度を高めることができる一方で、それを信号処理するためには、処理系の処理速度を高めるか、高い周波数を低い周波数に変換する必要があることである。本発明では、Ａ／Ｄ変換器にそのナイキスト周波数ＦＳ／２（ＦＳはサンプリング周波数）より高い周波数の信号を入力したとき、ナイキスト周波数で折り返された（エイリアシングされた）周波数の信号が発生することを利用する。一般に、このような信号は、エイリアス雑音として除去されるべきものである。本発明では、この信号を、雑音としてではなく位相差を解析するための信号として利用する。この理由から、本明細書では、この信号を特に「エイリアス信号」と呼んでいる。 The problem here is that while the higher the modulation frequency f, the higher the measurement accuracy, the higher the modulation frequency f, the higher the processing speed of the processing system or the higher the frequency. It is necessary. In the present invention, when A / the Nyquist frequency D converter F S / 2 (F S is the sampling frequency) and inputs the signal of frequency higher than, folded at the Nyquist frequency (which is aliased) signal frequency is generated Take advantage of what you do. Generally, such signals should be removed as alias noise. In the present invention, this signal is used not as noise but as a signal for analyzing a phase difference. For this reason, this signal is specifically referred to herein as an "alias signal".
すなわち、図１に示す実施形態において、変調波形生成器１２は、複数の周波数が、一部がＡ／Ｄ変換器１３のナイキスト周波数ＦＳ／２より高い周波数であって、ナイキスト周波数ＦＳ／２より低い変調周波数およびその高調波と、ナイキスト周波数ＦＳ／２より高い変調周波数がナイキスト周波数ＦＳ／２で折り返された周波数とが互いに干渉しない値で、時間的に変化するように設定された変調波形を、変調信号としてレーザー発光モジュール２に供給する。また、信号解析回路１４は、ナイキスト周波数ＦＳ／２より低い変調周波数およびナイキスト周波数で折り返された周波数の、それぞれの信号について解析する。
That is, in the embodiment illustrated in FIG. 1, the
図３は、変調波形とスペクトルの関係を説明する図である。変調波形生成器１２は、周波数ｆ１の各周期毎に、周波数の異なる複数のパルス列を順次生成する。図３（ａ）の例では、周波数ｆ１の周期毎に、周波数ｆ２、ｆｈのパルスを順次生成する。周波数ｆｈは、Ａ／Ｄ変換器１３のナイキスト周波数ＦＳ／２より高いものとする。このとき、Ａ／Ｄ変換器１３の出力には、図３（ｂ）に示すように、周波数ｆ１、ｆ２に加え、周波数ｆｈがナイキスト周波数ＦＳ／２で折り返された周波数ＦＳ−ｆｈのエイリアス信号が生じる。このエイリアス信号も位相差を解析するための信号として利用されるので、周波数ｆ１、ｆ２、ｆｈの値は、周波数ｆ１、ｆ２およびその高調波がエイリアス信号に干渉しないようにする。また、Ａ／Ｄ変換器１３の出力には、変調信号の高調波も含まれる。
FIG. 3 is a diagram illustrating the relationship between a modulation waveform and a spectrum.
ここで、
ＦＳ−ｆｈ＝ｎｋ×ｆｋ
となる数ｎｋ、ただしｋ＝１，２，…、を定義する。ｎｋが整数のとき、ＦＳ−ｆｈはｆｋの整数倍のため、ｆｋの高調波がＦＳ−ｆｈに重なり、干渉が生じて、ＦＳ−ｆｈの位相に誤差が生じる。一方、ｎｋが非整数であれば、ＦＳ−ｆｈはｆｋの整数倍ではなく、ｆｋの高調波がＦＳ−ｆｈに干渉することはない。ＦＳ−ｆｈがｆｋの整数倍ではなくという条件が満たされるのであれば、ｆｋ（ｋ＝２，…）およびｆｈがｆ１の整数倍であってもよい。
here,
F S -f h = n k × f k
The number becomes a n k, where k = 1,2, ..., to define. When n k is an integer, for an integer multiple of F S -f h is f k, overlapping harmonics f k is the F S -f h, interference occurs, error in the phase of F S -f h is Occurs. On the other hand, if n k is a non-integer, F S -f h is not an integer multiple of f k, will not be harmonics of f k interferes with F S -f h. If F S -f h is than condition is met that rather than an integral multiple of f k, f k (k = 2, ...) and f h may be an integer multiple of f 1.
具体的な例として、
ＦＳ＝１ＧＨｚ，
ｆ１＝１ＭＨｚ，
ｆ２＝２０ＭＨｚ，
ｆｈ＝６００ＭＨｚ
の場合を考える（周波数例１）。この場合、
ＦＳ−ｆｈ＝４００ｆ１ ＝３０ｆ２
となり、ｆ１、ｆ２の高調波がＦＳ−ｆｈに重なって、ＦＳ−ｆｈの位相に誤差が生じることになる。
As a specific example,
F S = 1 GHz,
f 1 = 1 MHz,
f 2 = 20 MHz,
f h = 600 MHz
Consider the case (frequency example 1). in this case,
F S -f h = 400f 1 =
Next, harmonics of f 1, f 2 is superimposed over the F S -f h, so that the error occurs in the phase of F S -f h.
これに対し、
ＦＳ＝１ＧＨｚ，
ｆ１＝１．２ＭＨｚ，
ｆ２＝２４ＭＨｚ，
ｆｈ＝６００ＭＨｚ
とすれば（周波数例２）、
ＦＳ−ｆｈ＝３３３．３３３…×ｆ１ ＝１６．６６６…×ｆ２
となり、ｆ１、ｆ２の高調波が２．４ＧＨｚ（ＦＳ−ｆｈとｆ１、ｆ２の公倍数のうちナイキスト周波数で折返した結果ＦＳ−ｆｈに重なる周波数のうち一番低い周波数）未満の場合には、ＦＳ−ｆｈに対して干渉することはない。
In contrast,
F S = 1 GHz,
f 1 = 1.2 MHz,
f 2 = 24 MHz,
f h = 600 MHz
(Frequency example 2)
F S -f h = 333.333... × f 1 = 16.666... × f 2
Next, f 1, f 2 harmonics 2.4GHz (F S -f h and f 1, the lowest frequency among the frequencies overlapping the folded result F S -f h at the Nyquist frequency of the common multiple of f 2 If it is less than) it will not interfere against F S -f h.
ただし、ｆ１、ｆ２の高次高調波、具体的には２．４ＧＨｚ、３．６ＧＨｚ等の場合、それらのエイリアス周波数が、ＦＳ−ｆｈと一致することになるが、Ａ／Ｄ変換器１３の手前に６００ＭＨｚまでは通過させ、２．４ＧＨｚ以上の高調波を遮断するＬＰＦ（ローパスフィルター）を挿入することにより、高次高調波のＦＳ−ｆｈに対しての干渉を回避することが可能である。あるいは、適切に帯域が制限された受光モジュールを使えばＬＰＦを省略することもできる。
However, f 1, higher harmonics of f 2, specifically, 2.4GHz, when such 3.6 GHz, their alias frequencies, but becomes coincident with the F S -f h, A / D avoided in front of the
一方、周波数例１においては、ｆｈより低い高調波がＦＳ−ｆｈに干渉してしまうので、ｆｈより高い高調波のみをＬＰＦで遮断する手法は適用することができない。従って、周波数例２のような組み合わせを採用する本発明によって、ｆ１、ｆ２の高調波がＦＳ−ｆｈに対して干渉することを排除でき、位相に誤差を生じさせることが解消されることとなる。 On the other hand, in the frequency Example 1, the harmonics lower than f h since may interfere in F S -f h, techniques for blocking higher harmonics than f h only LPF can not be applied. Accordingly, the present invention employing a combination such as frequency Example 2, f 1, harmonic f 2 can be eliminated from interfering against F S -f h, can cause errors are eliminated in the phase The Rukoto.
以上説明した実施形態では、既存のＡ／Ｄ変換器１３を用いて、そのナイキスト周波数ＦＳ／２より高い変調周波数でのレーザー強度変調方式による距離測定が可能となる。また、そのときに用いる変調周波数を適切に設定することにより、ディジタル変換された信号間の干渉を防止し、精度の高い測定を行うことができる。
In the embodiment described above, the distance can be measured by the laser intensity modulation method at a modulation frequency higher than the Nyquist frequency F S / 2 using the existing A /
１ 信号処理回路
２ レーザー発光モジュール（発光手段）
３ 平行光レンズ（光学手段）
５ 集光レンズ
６ 受光モジュール（参照光受光手段）
７ 受光モジュール（戻り光受光手段）
１１ 基準クロック発生器
１２ 変調波形生成器
１３ Ａ／Ｄ変換器
１４ 信号解析回路
1
3 Parallel light lens (optical means)
5 Condensing lens 6 Light receiving module (reference light receiving means)
7. Light receiving module (return light receiving means)
11
Claims (2)
この発光手段の出力光を測定対象物に照射する光学手段と、
前記発光手段の出力光を分岐して参照光として受光する参照光受光手段と、
前記測定対象物からの戻り光を受光する戻り光受光手段と、
前記参照光受光手段の出力する参照光信号と前記戻り光受光手段の出力する戻り光信号とをそれぞれ直接にアナログディジタル変換するＡ／Ｄ変換器と、
前記Ａ／Ｄ変換器の出力に基づいて、前記参照光信号と前記戻り光信号との位相差を解析して、前記測定対象物までの距離を求める信号解析回路と、
を備え、
前記レーザー光の変調周波数として、複数の周波数が、一部が前記Ａ／Ｄ変換器のナイキスト周波数より高い周波数であって、前記ナイキスト周波数より低い変調周波数およびその高調波と、前記ナイキスト周波数より高い変調周波数が前記ナイキスト周波数で折り返された周波数とが互いに干渉しない値で、時間的に変化するように設定され、
前記信号解析回路は、前記ナイキスト周波数より低い変調周波数および前記ナイキスト周波数で折り返された周波数のそれぞれの信号について解析する、
ことを特徴とするレーザー測距装置。 Light-emitting means for generating intensity-modulated laser light,
Optical means for irradiating the output light of the light emitting means to the object to be measured,
Reference light receiving means for branching the output light of the light emitting means and receiving it as reference light,
Return light receiving means for receiving return light from the measurement object,
An A / D converter for directly analog-to-digital converting the reference light signal output from the reference light receiving means and the return light signal output from the return light receiving means, respectively;
A signal analysis circuit that analyzes a phase difference between the reference light signal and the return light signal based on an output of the A / D converter to obtain a distance to the measurement target;
With
As the modulation frequency of the laser beam, a plurality of frequencies are partially higher than the Nyquist frequency of the A / D converter, and are lower than the Nyquist frequency and higher harmonics thereof, and higher than the Nyquist frequency. The modulation frequency is set so that the frequency folded back at the Nyquist frequency does not interfere with each other, and changes with time.
The signal analysis circuit analyzes each signal of the modulation frequency lower than the Nyquist frequency and the frequency folded at the Nyquist frequency.
A laser ranging device characterized by the above-mentioned.
そのレーザー光を分岐して一方を測定対象物に照射すると共に他方を参照光として受光し、
前記測定対象物からの戻り光を受光し、
前記参照光と前記戻り光とのそれぞれの受光信号を直接にＡ／Ｄ変換して、２つの受光信号の位相差を解析して前記測定対象物までの距離を求める
レーザー測距方法において、
前記レーザー光の変調周波数として、複数の周波数を、一部が前記Ａ／Ｄ変換のナイキスト周波数より高い周波数であって、前記ナイキスト周波数より低い変調周波数およびその高調波と、前記ナイキスト周波数より高い変調周波数が前記ナイキスト周波数で折り返された周波数とが互いに干渉しない値で、時間的に変化するように設定し、
前記ナイキスト周波数より低い変調周波数および前記ナイキスト周波数で折り返された周波数のそれぞれの信号について解析する、
ことを特徴とするレーザー測距方法。
Generate intensity modulated laser light,
The laser beam is branched, one is irradiated on the object to be measured, and the other is received as reference light,
Receiving return light from the measurement object,
In the laser ranging method, the light receiving signals of the reference light and the return light are directly A / D converted, and the phase difference between the two light receiving signals is analyzed to determine the distance to the object to be measured.
As the modulation frequency of the laser light, a plurality of frequencies, some of which are higher than the Nyquist frequency of the A / D conversion, and whose modulation frequency is lower than the Nyquist frequency and its harmonics, and which are higher than the Nyquist frequency The frequency is set so that the frequency turned back at the Nyquist frequency does not interfere with each other and changes with time,
Analyzing each signal of the modulation frequency lower than the Nyquist frequency and the frequency folded back at the Nyquist frequency,
A laser ranging method characterized by the above-mentioned.
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