JPH0550711B2 - - Google Patents
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- JPH0550711B2 JPH0550711B2 JP60064311A JP6431185A JPH0550711B2 JP H0550711 B2 JPH0550711 B2 JP H0550711B2 JP 60064311 A JP60064311 A JP 60064311A JP 6431185 A JP6431185 A JP 6431185A JP H0550711 B2 JPH0550711 B2 JP H0550711B2
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Description
【発明の詳細な説明】
「産業上の利用分野」
本発明は、レーザ光線を利用した測距方法に関
する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION "Field of Industrial Application" The present invention relates to a distance measuring method using a laser beam.
「従来の技術」
従来、レーザ光線を利用した測距方法は既に
種々の方法が提案されており、そのなかで、レー
ザ光線の一部をビームスプリツタを介して被計測
物へ照射することによつて得た反射光と、上記レ
ーザ光線の他の一部を上記ビームスプリツタを介
して該ビームスプリツタから所定距離だけ離隔さ
せた基準反射器に照射することによつて得た反射
光とを重畳させるとともに、上記レーザ光線の周
波数を変調させて上記重畳した反射光に計測ビー
ト波を発生させ、その計測ビート波は計測して上
記被計測物までの距離を測定するようにしたもの
が知られている。``Prior Art'' Conventionally, various distance measurement methods using laser beams have already been proposed, and among them, a method in which a part of the laser beam is irradiated onto the object to be measured via a beam splitter has been proposed. the reflected light obtained by irradiating another part of the laser beam through the beam splitter onto a reference reflector spaced a predetermined distance from the beam splitter; At the same time, the frequency of the laser beam is modulated to generate a measurement beat wave in the superimposed reflected light, and the measurement beat wave is measured to measure the distance to the object to be measured. Are known.
ここでその測距方法の原理について説明する
と、第3図において、1は直流電源2から直流の
駆動電流を受けて単一モードのレーザ光線を発振
し、かつその駆動電流の大きさに対応して発振周
波数を変調する半導体レーザで、この半導体レー
ザ1から発振されたレーザ光線は凸レンズ3、第
1ビームスプリツタ4および凹レンズや凸レンズ
からなるレンズ群5を透過して粗面を有する被計
測物6に照射される。この被計測物6で反射され
た反射光は上記第1ビームスプリツタ4で反射さ
れた後、凸レンズ7を透過してフオトダイオード
等の受光素子8で受光され、さらにその信号が測
定装置9に導入される。 To explain the principle of this distance measurement method, in Fig. 3, 1 receives a DC drive current from a DC power supply 2 and oscillates a single mode laser beam, and corresponds to the magnitude of the drive current. The laser beam oscillated from this semiconductor laser 1 is transmitted through a convex lens 3, a first beam splitter 4, and a lens group 5 consisting of a concave lens and a convex lens, and is directed to an object to be measured having a rough surface. 6 is irradiated. The reflected light from the object to be measured 6 is reflected by the first beam splitter 4, passes through the convex lens 7, is received by a light receiving element 8 such as a photodiode, and the signal is sent to the measuring device 9. be introduced.
他方、上記半導体レーザ1から発振されて上記
第1ビームスプリツタ4で分離反射されたレーザ
光線の残部はここから予め所定の距離L1だけ離
隔して設けたミラー又はプリズム等の基準反射器
10に照射され、この基準反射器10で反射され
た反射光は上記第1ビームスプリツタ4を透過し
てここで上記被計測物6からの反射光に重畳さ
れ、上記凸レンズ7を透過して受光素子8で受光
される。 On the other hand, the remainder of the laser beam oscillated by the semiconductor laser 1 and separated and reflected by the first beam splitter 4 passes through a reference reflector 10 such as a mirror or prism, which is provided at a predetermined distance L1 from here. The reflected light reflected by the reference reflector 10 passes through the first beam splitter 4, where it is superimposed on the reflected light from the object to be measured 6, and is transmitted through the convex lens 7 and received. The light is received by element 8.
したがつて、上記測定装置9に導入される2つ
の反射光の信号は両者の光路差による時間遅れの
ため、具体的には第1ビームスプリツタ4と基準
反射器10との間の距離L1と、第1ビームスプ
リツタ4と被計測物6との間の距離L2との差の
2倍の距離に対応した時間遅れのため、位相差が
生じている。 Therefore, the signals of the two reflected lights introduced into the measuring device 9 have a time delay due to the optical path difference between the two, so specifically, the distance L between the first beam splitter 4 and the reference reflector 10 1 and the distance L 2 between the first beam splitter 4 and the object to be measured 6, which is twice the difference, resulting in a phase difference.
そしてこの状態で、上記直流電源2から半導体
レーザ1へ供給する駆動電流の大きさをモジユレ
ータ11により制御し、第4図に示すように、直
線的な波形を有する変調電流を半導体レーザ1に
加えてその発振周波数を変調電流と同様に直線的
に変調させると、第5図に示すように、レーザ光
線の周波数も直線的に変化する。そしてレーザ光
線の周波数の変化に対応して上記位相差が変化
し、これによつてビート波が発生するようにな
る。 In this state, the magnitude of the drive current supplied from the DC power supply 2 to the semiconductor laser 1 is controlled by the modulator 11, and a modulated current having a linear waveform is applied to the semiconductor laser 1 as shown in FIG. When the oscillation frequency is linearly modulated in the same manner as the modulation current, the frequency of the laser beam also changes linearly, as shown in FIG. The phase difference changes in response to a change in the frequency of the laser beam, thereby generating a beat wave.
上記測定装置9はその計測ビート波の1周期を
1波数とした波数Nbを測定するもので、ビート
波の波数Nbが測定できれば、上記被計測物6ま
での距離を演算計測することができる。 The measuring device 9 measures the wave number Nb, where one period of the measured beat wave is one wave number, and if the wave number Nb of the beat wave can be measured, the distance to the object to be measured 6 can be calculated and measured.
すなわち、上記重畳された反射光の時間差を
τ、上記距離L2とL1との差をR、光の速度をc
とすると、時間差τは次式で表わされる。 That is, the time difference of the superimposed reflected light is τ, the difference between the distances L 2 and L 1 is R, and the speed of light is c
Then, the time difference τ is expressed by the following equation.
τ=2R/c ………(1)
また、第5図に示すように、上記測定装置9に
導入される2つの反射光の時間差τと、上記半導
体レーザ1に与える変調周波数fmの半波長の時
間T0と、上記変調周波数fmの周波数偏移量δと、
ビート周波数fbとの間には、次の比例関係があ
る。 τ=2R/c ......(1) Also, as shown in FIG. time T 0 and the frequency deviation amount δ of the modulation frequency fm,
The following proportional relationship exists between the beat frequency fb and the beat frequency fb.
τ:fb=T0:δ ………(2″) この(2″)式より次式が得られる。 τ:fb=T 0 :δ (2″) The following equation is obtained from this equation (2″).
fb=δ・τ/T0 ………(2′)
またビート波の波数Nbは、Nb=fb・T0によ
つて得られるから、この式と(2′)式とから次式
が得られる。 fb=δ・τ/T 0 ......(2') Also, the wave number Nb of the beat wave is obtained by Nb=fb・T 0 , so the following equation can be obtained from this equation and equation (2'). It will be done.
Nb=δ・τ ………(2) したがつて、(1)式、(2)式より次式が得られる。 Nb=δ・τ……(2) Therefore, the following equation can be obtained from equations (1) and (2).
R=c・Nb(2δ) ………(3)
ところで、上記周波数偏移量δとは、周期的に
変化されるレーザ光線の振幅であり、最大周波数
から最小周波数を減じたものである。そして周波
数は波長の逆数であり、かつ最大周波数の波長と
最小周波数の波長とはそれぞれスペクトルアナラ
イザにより計測することができるので、その計測
によつて上記周波数偏移量δを予め算出しておく
ことができる。 R=c·Nb(2δ) (3) By the way, the above-mentioned frequency deviation amount δ is the amplitude of the laser beam that changes periodically, and is the value obtained by subtracting the minimum frequency from the maximum frequency. Since the frequency is the reciprocal of the wavelength, and the wavelength of the maximum frequency and the wavelength of the minimum frequency can be measured using a spectrum analyzer, the above frequency deviation amount δ should be calculated in advance by that measurement. I can do it.
このように上記周波数変位量δは、半導体レー
ザ1に変調を与えることによつて予め計測してお
くことができるので、上記測定装置9によつてビ
ート波の波数Nbを計測すれば上記差Rを、した
がつて被計測物6までの距離L2を演算計測する
ことができる。 In this way, the frequency displacement amount δ can be measured in advance by modulating the semiconductor laser 1, so if the wave number Nb of the beat wave is measured by the measuring device 9, the difference R Therefore, the distance L2 to the object to be measured 6 can be calculated and measured.
「発明が解決しようとする課題」
しかるに、上記周波数偏移量δは半導体レーザ
1に変調を与えることによつて予め計測しておく
ことができるが、半導体レーザは温度変化等に対
する不安定要素を有するため半導体レーザに与え
る変調を一定にしても常に一定の周波数偏移量δ
を得ることが困難で、これが計測誤差を大きくす
る一因となつていた。"Problem to be Solved by the Invention" However, although the frequency deviation amount δ can be measured in advance by modulating the semiconductor laser 1, semiconductor lasers are susceptible to unstable factors such as temperature changes. Therefore, even if the modulation applied to the semiconductor laser is constant, the amount of frequency deviation δ is always constant.
It was difficult to obtain this, and this was one of the causes of large measurement errors.
「課題を解決するための手段」
本発明はそのような事情に鑑み、上述した計測
ビート波を得る計測光学計に、参照用としての参
照ビート波を得る参照光学系を設けることによ
り、上記周波数偏移量δの値に影響されずに上記
被計測物6までの距離L2を演算計測することが
できるようにしたものである。"Means for Solving the Problem" In view of such circumstances, the present invention provides a measurement optical meter that obtains the above-mentioned measurement beat waves with a reference optical system that obtains a reference beat wave for reference. The distance L2 to the object to be measured 6 can be calculated and measured without being influenced by the value of the deviation amount δ.
すなわち本発明は、レーザ光線の一部を第1ビ
ームスプリツタで分離し、分離した一方のレーザ
光線を被計測物へ照射することによつて反射光を
得ると同時に、上記第1ビームスプリツタによつ
て分離した他方のレーザ光線を該第1ビームスプ
リツタから所定距離だけ離隔させた基準反射器に
照射することによつて反射光を得て、両反射光を
上記第1ビームスプリツタで重畳させ、かつ上記
レーザ光線の周波数を変調させて上記重畳した反
射光に計測ビート波を発生させ、
また、上記レーザ光線の他の一部を第2ビーム
スプリツタで分離し、分離した一方のレーザ光線
を該第2ビームスプリツタから所定距離だけ離隔
させた第1参照反射器へ照射することによつて反
射光を得ると同時に、上記第2ビームスプリツタ
で分離した他方のレーザ光線を該第2ビームスプ
リツタから上記第1参照反射器とは異なる所定距
離だけ離隔させた第2参照反射器へ照射すること
によつて反射光を得て、両反射光を上記第2ビー
ムスプリツタで重畳させ、かつ上記レーザ光線の
周波数を変調させた際に同時に当該重畳した反射
光にも参照ビート波を発生させ、
さらに上記各ビート波の1周期を1波数として
一定時間内における上記計測ビート波の波数と参
照ビート波の波数との比を計測して、両波数の比
と上記各ビームスプリツタと各反射器との間の既
知の距離とから上記被計測物までの距離を演算計
測するようにしたものである。 That is, in the present invention, a part of the laser beam is separated by the first beam splitter, and reflected light is obtained by irradiating one of the separated laser beams onto the object to be measured, and at the same time, the first beam splitter A reflected light is obtained by irradiating the other laser beam separated by the first beam splitter onto a reference reflector separated by a predetermined distance from the first beam splitter, and both reflected lights are reflected by the first beam splitter. The laser beams are superimposed and the frequency of the laser beams is modulated to generate a measurement beat wave in the superimposed reflected light, and another part of the laser beams is separated by a second beam splitter, and one of the separated laser beams is separated. A reflected light is obtained by irradiating a laser beam onto a first reference reflector separated by a predetermined distance from the second beam splitter, and at the same time, the other laser beam separated by the second beam splitter is directed to the first reference reflector. A reflected light is obtained by irradiating the second reference reflector from the second beam splitter to a second reference reflector separated by a predetermined distance different from the first reference reflector, and both reflected lights are sent to the second beam splitter. When the frequency of the laser beam is superimposed and the frequency of the laser beam is modulated, a reference beat wave is also generated in the superimposed reflected light at the same time, and the measured beat wave is generated within a certain period of time, with one period of each beat wave being one wave number. and the wave number of the reference beat wave, and calculate and measure the distance to the object to be measured from the ratio of both wave numbers and the known distance between each of the beam splitters and each reflector. This is how it was done.
「作 用」
このような測距方法によれば、上記計測光学系
において上述の(3)式が得られ、また参照光学系に
おいて次式が得られることは明らかである。"Function" According to such a distance measuring method, it is clear that the above-mentioned equation (3) can be obtained in the measurement optical system, and the following equation can be obtained in the reference optical system.
Rr=c・Nr/(2δ) ………(4)
但し、Rrは参照光学系における第2ビームス
プリツタを基準とした第1参照反射器と第2参照
反射器との距離の差で、この差は勿論既知であ
る。また、Nrは参照ビート波の波数である。 Rr=c・Nr/(2δ) ......(4) However, Rr is the difference in distance between the first reference reflector and the second reference reflector based on the second beam splitter in the reference optical system, This difference is of course known. Further, Nr is the wave number of the reference beat wave.
そして上記(3)式と(4)式とから、
R=Rr・Nb/Nr ………(5)
が得られ、この式より距離の差Rを求める計算式
に不安定要素を含む上記周波数偏移量δを用いる
必要がなく、したがつてより高精度の測距を行な
うことができるようになる。 From the above equations (3) and (4), R=Rr・Nb/Nr (5) is obtained, and from this equation, the above frequency that includes an unstable element in the calculation formula for calculating the distance difference R. There is no need to use the amount of deviation δ, and therefore more accurate distance measurement can be performed.
「実施例」
以下図示実施例について本発明を説明する。第
1図において、第3図と同一部分には第3図と同
一の符号を付して示してあり、本発明においては
第3図に示した計測ビート波を得る計測光学系1
5に、さらに参照用としての参照ビート波を得る
参照光学系16を設けている。"Embodiments" The present invention will be described below with reference to illustrated embodiments. In FIG. 1, the same parts as in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals as in FIG.
5 is further provided with a reference optical system 16 for obtaining a reference beat wave for reference.
この参照光学系16に導入するレーザ光線は、
上記計測光学系15の凸レンズ3と第1ビームス
プリツタ4との間に設けた第3ビームスプリツタ
17により上記半導体レーザ1からのレーザ光線
の一部を導入するようにしており、さらにそのレ
ーザ光線の一部を第2ビームスプリツタ18で分
離反射させて予め所定の距離だけ離隔したミラー
又はプリズム等の第1参照反射器19に照射さ
せ、また第2ビームスプリツタ18で分離したレ
ーザ光線の残部は該第2ビームスプリツタ18を
透過させて予め所定の距離だけ離隔したミラー又
はプリズム等の第2参照反射器20に照射させて
いる。なお、上記第2ビームスプリツタ18に対
する第1参照反射器19と第2参照反射器20と
の距離は異ならせている。 The laser beam introduced into this reference optical system 16 is
A third beam splitter 17 provided between the convex lens 3 of the measurement optical system 15 and the first beam splitter 4 introduces a portion of the laser beam from the semiconductor laser 1, and A portion of the light beam is separated and reflected by the second beam splitter 18 and irradiated onto a first reference reflector 19 such as a mirror or prism separated by a predetermined distance, and the laser beam separated by the second beam splitter 18 The remainder is transmitted through the second beam splitter 18 and irradiated onto a second reference reflector 20, such as a mirror or prism, which is spaced a predetermined distance apart. Note that the distances between the first reference reflector 19 and the second reference reflector 20 with respect to the second beam splitter 18 are made different.
上記第1参照反射器19で反射された反射光は
上記第2ビームスプリツタ18および凸レンズ2
1を透過して受光素子22で受光され、また第2
参照反射器20で反射された反射光は上記第2ビ
ームスプリツタ18で反射されて第1参照反射器
19からの反射光に重畳され、上記凸レンズ21
を透過して受光素子22で受光される。そしてこ
の受光素子22の信号は測定装置23に導入さ
れ、また計測光学系15の受光素子8からの信号
もこの測定装置23に導入される。 The reflected light reflected by the first reference reflector 19 is transmitted to the second beam splitter 18 and the convex lens 2.
1 and is received by the light receiving element 22, and the second
The reflected light reflected by the reference reflector 20 is reflected by the second beam splitter 18 and superimposed on the reflected light from the first reference reflector 19.
The light passes through and is received by the light receiving element 22. The signal from the light receiving element 22 is then introduced into the measuring device 23, and the signal from the light receiving element 8 of the measurement optical system 15 is also introduced into the measuring device 23.
したがつて、上記モジユレータ11により直線
的な波形を有する変調電流を半導体レーザ1に加
えた際には、測定装置23には計測光学系15か
ら計測ビート波の信号が、また参照光学系16か
ら参照ビート波が同時に入力されるようになる。 Therefore, when a modulated current having a linear waveform is applied to the semiconductor laser 1 by the modulator 11, the measurement device 23 receives a measurement beat wave signal from the measurement optical system 15, and a measurement beat wave signal from the reference optical system 16. Reference beat waves will now be input at the same time.
然して本実施例では、上記測定装置23は上記
レーザ光線の周波数を所定時間だけ、具体的には
計測ビート信号の整数波を所定数カウントするの
に要する時間だけ変調させるようになつており、
したがつて被計測物6までの距離L2が異なれば
計測ビート信号の周波数が異なるので上記所定時
間はその距離L2に対応して異なるが、いずれに
しても未知の所定時間に対する計測ビート波の波
数は予め一定に定めている。 However, in this embodiment, the measuring device 23 modulates the frequency of the laser beam for a predetermined time, specifically, for the time required to count a predetermined number of integer waves of the measurement beat signal,
Therefore, if the distance L2 to the object to be measured 6 differs, the frequency of the measurement beat signal will differ, so the above predetermined time will vary depending on the distance L2 , but in any case, the measurement beat wave for the unknown predetermined time The wave number is fixed in advance.
他方、上記測定装置23は計測ビート信号の波
数のカウントを開始するのと同時に参照ビート信
号の波数のカウントを開始し、上記計測ビート信
号の整数波を所定数カウントしたら、すなわち未
知の所定時間が経過したら、参照ビート波の波数
のカウントを停止する。この参照ビート信号の波
数は整数とならないのが普通であるので、上記計
測装置23は参照ビート信号の波数を小数点以下
まで計測できるようにしている。 On the other hand, the measuring device 23 starts counting the wave number of the reference beat signal at the same time as it starts counting the wave number of the measurement beat signal, and when a predetermined number of integer waves of the measurement beat signal are counted, that is, an unknown predetermined time has elapsed. After the elapsed time, stop counting the number of reference beat waves. Since the wave number of this reference beat signal is usually not an integer, the measuring device 23 is designed to be able to measure the wave number of the reference beat signal down to the decimal point.
このようにして未知の所定時間に対する計測ビ
ート信号の波数と参照ビート信号の波数とが、し
たがつて両波数の比が得られれば、上記所定時間
が未知であつても上述の(5)式より被計測物6まで
の距離L2を演算することができる。 In this way, if the wave number of the measured beat signal and the wave number of the reference beat signal for the unknown predetermined time, and therefore the ratio of both wave numbers, can be obtained, even if the predetermined time is unknown, the above equation (5) can be used. Therefore, the distance L2 to the object to be measured 6 can be calculated.
第2図は上記測定装置23のより具体的な構成
を示したブロツク図で、この測定装置23は、各
受光素子8,22からの参照ビート信号と計測ビ
ート信号とをそれぞれ波形整形回路30,31に
入力して波形整形し、さらに波形整形した信号
を、各ビート波における整数波の数をカウントす
る整数波カウンタ32,33にそれぞれ入力す
る。 FIG. 2 is a block diagram showing a more specific configuration of the measuring device 23. This measuring device 23 converts the reference beat signal and measurement beat signal from each of the light receiving elements 8 and 22 into a waveform shaping circuit 30 and a waveform shaping circuit 30, respectively. 31, the waveform is shaped, and the waveform-shaped signals are input to integer wave counters 32 and 33, respectively, which count the number of integer waves in each beat wave.
計測ビート信号が入力される整数波カウンタ3
2には整数波設定器34を接続してあり、上記整
数波カウンタ32がカウントした計測ビート信号
の整数波の数すなわち計測ビート波の波数が上記
整数波設定器34で予め設定した設定値となる
と、この整数波カウンタ32は参照系の整数波カ
ウンタ33にカウント停止指令信号35を出力
し、これにより整数波カウンタ33による参照ビ
ート信号の整数波の数のカウントが停止される。 Integer wave counter 3 into which the measurement beat signal is input
2 is connected to an integer wave setter 34, and the number of integer waves of the measurement beat signal counted by the integer wave counter 32, that is, the wave number of the measurement beat wave, is the set value preset by the integer wave setter 34. Then, the integer wave counter 32 outputs a count stop command signal 35 to the integer wave counter 33 of the reference system, whereby the integer wave counter 33 stops counting the number of integer waves of the reference beat signal.
このとき、上記整数波カウンタ33では参照ビ
ート波の整数回の波数しかカウントできないの
で、小数点以下の波数を計測するために、クロツ
ク発生器36を設けている。このクロツク発生器
36は参照ビート波の周波数に対して遥かに高い
周波数でクロツクを発生し、クロツクカウンタ3
7はそのクロツクをカウントできるようになつて
いる。 At this time, since the integer wave counter 33 can only count the wave number of the reference beat wave an integer number of times, a clock generator 36 is provided to measure the wave number below the decimal point. This clock generator 36 generates a clock at a much higher frequency than the frequency of the reference beat wave, and the clock counter 3
7 can count the clock.
そして上記整数波カウンタ33は参照ビート波
の整数波をカウントする度にクロツクカウンタ3
7にリセツト信号38を出力してそのクロツクカ
ウンタ37をリセツトする。そして上記計測系の
整数波カウンタ32がカウント停止指令信号35
を出力すると、上記クロツクカウンタ37はそれ
を入力してカウントを停止するようになつてお
り、この状態ではクロツクカウンタ37は1周期
以内の波数つまり小数点以下の波数に対応したカ
ウント数をカウントしている。 Each time the integer wave counter 33 counts an integer wave of the reference beat wave, the clock counter 33
The clock counter 37 is reset by outputting a reset signal 38 to the clock counter 7. Then, the integer wave counter 32 of the measurement system receives a count stop command signal 35.
When this is output, the clock counter 37 inputs it and stops counting. In this state, the clock counter 37 counts the number of waves within one cycle, that is, the number of waves below the decimal point. are doing.
上記各参照反射器19,20までの距離は常に
一定であり、したがつてビート信号の周波数は変
化することがないので予め参照ビート信号の1周
期に対する上記クロツクカウンタ37のカウント
数は一定となり、これによりその1周期のカウン
ト数と上記カウント停止指令信号35が出力され
た際にクロツクカウンタ37がカウントしたカウ
ント数とから、参照ビート信号の波数を小数点以
下で得ることができる。 The distance to each of the reference reflectors 19 and 20 is always constant, and therefore the frequency of the beat signal does not change, so the count number of the clock counter 37 for one cycle of the reference beat signal is constant in advance. As a result, the wave number of the reference beat signal can be obtained below the decimal point from the count number for one cycle and the count number counted by the clock counter 37 when the count stop command signal 35 is output.
演算回路39はそのようにして小数点以下の波
数を演算するとともに、整数波カウンタ33およ
び整数波設定器34からの信号を入力して被計測
物6までの距離L2を演算し、それを表示器40
に表示させる。このとき、表示器40によつて演
算した参照ビート波の波数を小数点以下まで表示
させるようにしてもよい。 The calculation circuit 39 thus calculates the wave number below the decimal point, inputs the signals from the integer wave counter 33 and the integer wave setter 34, calculates the distance L2 to the object to be measured 6, and displays it. vessel 40
to be displayed. At this time, the wave number of the reference beat wave calculated by the display 40 may be displayed down to the decimal point.
なお、上記実施例では直接的に計測ビート信号
の波数と参照ビート信号の波数とを計測して両者
の比を求めるようにしているが、計測ビート信号
の周波数と参照ビート信号の周波数とを適宜の周
波数測定器で計測することにより、両周波数の比
から間接的に計測ビート信号の波数と参照ビート
信号の波数との比を求めるようにしてもよい。ま
た、被計測物の計測点をX−Y方向に二次元掃引
して距離を求めるようにすれば、被計測物の三次
元形状を測定することができるようになる。 In addition, in the above embodiment, the wave number of the measured beat signal and the wave number of the reference beat signal are directly measured to find the ratio of the two, but the frequency of the measured beat signal and the frequency of the reference beat signal can be adjusted as appropriate. The ratio between the wave number of the measured beat signal and the wave number of the reference beat signal may be determined indirectly from the ratio of both frequencies by measuring with a frequency measuring device. Moreover, if the distance is determined by two-dimensionally sweeping the measurement point of the object to be measured in the X-Y direction, the three-dimensional shape of the object to be measured can be measured.
「発明の効果」
以上のように、本発明によれ、距離を演算する
際に不安定要素を含む周波数偏移量の影響を受け
ることがないので、より高精度の測距を行なうこ
とができるという効果が得られる。"Effects of the Invention" As described above, according to the present invention, distance measurement can be performed with higher accuracy because it is not affected by the amount of frequency deviation including unstable elements when calculating distance. This effect can be obtained.
第1図は本発明方法の一実施例を説明するため
の系統図、第2図は第1図の測定装置23を示す
ブロツク図、第3図は従来の測距方法を説明する
ための系統図、第4図は半導体レーザ1に加える
電流波形を説明するための説明図、第5図は半導
体レーザ1に加えられた電流波形に基づいてレー
ザ光線の周波数が直線的に変化する状態を示す説
明図である。
1…半導体レーザ、4…第1ビームスプリツ
タ、6…被計測物、8,22…受光素子、10…
基準反射器、15…計測光学計、16…参照光学
計、18…第2ビームスプリツタ、19…第1参
照反射器、20…第2参照反射器、23…測定装
置。
Fig. 1 is a system diagram for explaining one embodiment of the method of the present invention, Fig. 2 is a block diagram showing the measuring device 23 of Fig. 1, and Fig. 3 is a system diagram for explaining the conventional distance measuring method. 4 is an explanatory diagram for explaining the current waveform applied to the semiconductor laser 1, and FIG. 5 shows a state in which the frequency of the laser beam changes linearly based on the current waveform applied to the semiconductor laser 1. It is an explanatory diagram. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Semiconductor laser, 4... First beam splitter, 6... Measured object, 8, 22... Light receiving element, 10...
Reference reflector, 15...Measuring optical meter, 16...Reference optical meter, 18...Second beam splitter, 19...First reference reflector, 20...Second reference reflector, 23...Measuring device.
Claims (1)
分離し、分離した一方のレーザ光線を被計測物へ
照射することによつて反射光を得ると同時に、上
記第1ビームスプリツタによつて分離した他方の
レーザ光線を該第1ビームスプリツタから所定距
離だけ離隔させた基準反射器に照射することによ
つて反射光を得て、両反射光を上記第1ビームス
プリツタで重畳させ、かつ上記レーザ光線の周波
数を変調させて上記重畳した反射光に計測ビート
波を発生させ、 また、上記レーザ光線の他の一部を第2ビーム
スプリツタで分離し、分離した一方方のレーザ光
線を該第2ビームスプリツタから所定距離だけ離
隔させた第1参照反射器へ照射することによつて
反射光を得ると同時に、上記第2ビームスプリツ
タで分離した他方のレーザ光線を該第2ビームス
プリツタから上記第1参照反射器とは異なる所定
距離だけ離隔させた第2参照反射器へ照射するこ
とによつて反射光を得て、両反射光を上記第2ビ
ームスプリツタで重畳させ、かつ上記レーザ光線
の周波数を変調させた際に同時に当該重畳した反
射光にも参照ビート波を発生させ、 さらに上記各ビート波の1周期を1波数として
一定時間内における上記計測ビート波の波数と参
照ビート波の波数との比を計測して、両波数の比
と上記各ビームスプリツタと各反射器との間の既
知の距離とから上記被計測物までの距離を演算計
測することを特徴とするレーザ光線を利用した測
距方法。[Scope of Claims] 1. Part of the laser beam is separated by a first beam splitter, and reflected light is obtained by irradiating one of the separated laser beams onto an object to be measured. The other laser beam separated by the splitter is irradiated onto a reference reflector separated by a predetermined distance from the first beam splitter to obtain reflected light, and both reflected lights are sent to the first beam splitter. The laser beam was superimposed by a vine, and the frequency of the laser beam was modulated to generate a measurement beat wave in the superimposed reflected light, and another part of the laser beam was separated by a second beam splitter. One laser beam is irradiated to a first reference reflector spaced a predetermined distance from the second beam splitter to obtain reflected light, and at the same time, the other laser beam separated by the second beam splitter A reflected light is obtained by irradiating a light beam from the second beam splitter to a second reference reflector separated by a predetermined distance different from the first reference reflector, and both reflected lights are sent to the second beam splitter. When the frequency of the laser beam is superimposed by a pritter and the frequency of the laser beam is modulated, a reference beat wave is also generated at the same time in the superimposed reflected light. Measure the ratio of the wave number of the measurement beat wave and the wave number of the reference beat wave, and calculate the distance to the object to be measured from the ratio of both wave numbers and the known distance between each beam splitter and each reflector. A distance measurement method that uses a laser beam and is characterized by calculation measurement.
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60064311A JPS61223577A (en) | 1985-03-28 | 1985-03-28 | Distance measurement utilizing laser beam |
KR1019860001029A KR900002117B1 (en) | 1985-03-28 | 1986-02-14 | Method and apparatus for measuring distance by laser beam |
GB08603978A GB2173370B (en) | 1985-03-28 | 1986-02-18 | Method and apparatus for measuring distance by laser beam |
FR868602262A FR2579766B1 (en) | 1985-03-28 | 1986-02-19 | DISTANCE MEASUREMENT METHOD AND APPARATUS WITH A LASER BEAM |
US06/831,388 US4729653A (en) | 1985-03-28 | 1986-02-20 | Method and apparatus for measuring distance by laser beam |
DE19863608075 DE3608075A1 (en) | 1985-03-28 | 1986-03-11 | METHOD AND DEVICE FOR MEASURING DISTANCE BY LASER BEAM |
IT19889/86A IT1191717B (en) | 1985-03-28 | 1986-03-27 | METHOD AND APPARATUS TO MEASURE DISTANCES WITH LASER BEAM |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60064311A JPS61223577A (en) | 1985-03-28 | 1985-03-28 | Distance measurement utilizing laser beam |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61223577A JPS61223577A (en) | 1986-10-04 |
JPH0550711B2 true JPH0550711B2 (en) | 1993-07-29 |
Family
ID=13254561
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60064311A Granted JPS61223577A (en) | 1985-03-28 | 1985-03-28 | Distance measurement utilizing laser beam |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61223577A (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105785386B (en) * | 2016-04-29 | 2017-11-24 | 杭州电子科技大学 | High-precision FM-CW laser ranging system based on F P etalons |
JP2025090040A (en) * | 2023-12-05 | 2025-06-17 | キヤノン株式会社 | Measurement device, processing device, and measurement method |
-
1985
- 1985-03-28 JP JP60064311A patent/JPS61223577A/en active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS61223577A (en) | 1986-10-04 |
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