[发明专利]距离测定装置

说明书

技术领域

本发明涉及使用光频梳、根据2个以上的周期信号的相位差来测定距离的距离测定装置，特别涉及即使在为了使周期信号的频率逐次差拍（beat down）而使用的振荡器的频率中产生摆动，也能够测定距离的距离测定装置。

背景技术

已知使用飞秒锁模脉冲激光器装置的距离测定装置（例如，专利文献1）。锁模脉冲激光器的频谱以许多离散频谱（纵模）构成，该许多离散频谱以光脉冲的重复频率排列为固定间隔，并且模（mode）间的相位一致。由于正确的间隔的纵模像梳齿那样竖立多个，因此该光脉冲被称为光频梳（comb）。使用了光频梳的距离测定装置向对象物照射激光，以光接收元件对其反射光进行光接收，从宽广的频谱宽度的频率成分中选择距离测定的分辨能力高的频率成分，将其作为标尺进行利用。

在图9中表示专利文献1中记载的距离测定装置。距离测定装置具有：分割单元2，将来自激光器装置1的激光光线分割为基准光和测距光；基准光接收部3，对基准光进行光接收，输出许多差拍（beat）信号；以及测定光接收部6，对测距光进行光接收，输出许多差拍信号。第1滤波器14从测定光接收部6的光接收信号中提取包含测距用的频率成分的成分。第2滤波器11从基准光接收部3的光接收信号中提取包含测距用的频率成分的成分。来自第1滤波器14和第2滤波器11的频率成分（例如40GHz附近）在第1混频器31和第2混频器32中与来自与其稍微具有差的振荡器30的频率（40GHz+10MHz）相乘，被逐次差拍为低频率成分（10MHz）（本机振荡器法）。低频率成分作为测距信号和基准信号输入到相位差测定电路12。

可是，振荡器30有时产生具有时间上的摆动的频率，当该时间上的摆动产生时，在被逐次差拍的测距信号和基准信号的频率中也产生摆动。

例如，在振荡器30的频率具有±100ppm的摆动的情况下，由于频率的变动量达到±4MHz，所以通过第1混频器31、第2混频器32而被逐次差拍的处理信号频率从6MHz到14MHz进行变动。像这样，即使例如将振荡器30的时间上的摆动相对于从光接收信号中提取的频率（40GHz）降低到±10ppm左右，相对于被逐次差拍的信号（相对于10MHz成为±400kHz）也成为大的摆动。因此，由于处理信号频率变化，或以滤波器难以提取，所以难以测定处理信号间的相位差。因此，需要抑制摆动的量的高精度的振荡器。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-184181号公报；

非专利文献

非特許文献1 : 光周波数コム―新しい光のものさし―(http://www.aist.go.jp/aist_j/museum/keisoku/komu/komu.html)。

发明内容

发明要解决的课题

鉴于这样的背景，本发明的目的在于提供一种距离测定装置，在通过振荡器对从光频梳提取的频率进行逐次差拍的本机振荡器法中，即使在振荡器的频率中产生摆动，也能够根据被逐次差拍的处理信号间的相位差来测定距离。

用于解决课题的方案

权利要求1所述的发明是一种距离测定装置，其特征在于，具备：激光器装置，作为激光光束产生光频梳；分割单元，将所述激光光束分割为基准光和测距光；基准光接收部，对所述基准光进行光接收，输出许多差拍信号；测定光接收部，对所述测距光进行光接收，输出许多差拍（beat）信号；振荡器，振荡与从所述测定光接收部的差拍信号中提取的频率成分不同频率的周期信号；第1混频器，生成来自所述测定光接收部的差拍信号与所述振荡器振荡的周期信号的和与差的频率成分；第2混频器，生成来自所述基准光接收部的差拍信号与所述振荡器振荡的周期信号的和与差的频率成分；第4滤波器，从以所述第1混频器生成的频率成分中提取差的频率成分的差拍信号；第5滤波器，从以所述第2混频器生成的频率成分中提取与以所述第4滤波器提取的频率成分不同的频率成分的差拍信号；第3混频器，生成以所述第4滤波器提取的差拍信号与以所述第5滤波器提取的差拍信号的和与差的频率成分；第6滤波器，从以所述第3混频器生成的频率成分中提取差的频率成分的差拍信号；第2滤波器，从所述基准光接收部的差拍信号提取与以第6滤波器提取的频率成分相同的频率成分的差拍信号；相位差测定部，对以所述第6滤波器和所述第2滤波器提取的2个差拍信号的相位差进行测定；以及距离测定部，基于以所述相位差测定部测定的相位差，对距离进行测定。