[发明专利]测量装置和测量方法

说明书

一种测量装置100，包括：激光装置110，其具有激光谐振器并输出具有多个模式的调频激光束；分支部件120，其将调频激光束分支成参考光和测量光；差拍信号生成部件150，其通过混合将测量光照射到待测量物体10而反射的反射光来生成差拍信号；和检测部件160，其对通过以第一频率采样差拍信号而生成的第一采样数据和通过以第二频率采样差拍信号而生成的第二采样数据进行频率分析，其中第一频率是等于激光谐振器的谐振频率的频率或者是等于或大于谐振频率的两倍的频率，第二频率是通过将激光谐振器的谐振频率除以正整数而获得，并提供了一种测量方法。

技术领域

本发明涉及测量装置和测量方法。

背景技术

已知一种频移反馈激光器(FSFL，frequency-shifted feedback laser)，其在谐振器中设置有频移器(frequency shifter)，并输出多个振荡频率随时间线性变化的纵模(longitudinal-mode)激光。此外，已知一种使用这种FSFL的光学测距仪(例如，参见专利文献1，日本专利第3583906号的说明书，以及非专利文献1，“Distance Sensing by FSFLaser and Its Application”，Takefumi HARA，光学新闻，第7卷，第3期，2012年，第25-31页)。

发明内容

本发明要解决的问题

使用频移反馈激光器(FSFL)的光学测距仪可以以非接触方式获取大量三维信息，并且已经用于例如设计和生产场所。期望这种光学测距仪能够以更高的精度执行测量，同时抑制吞吐量降低。

本发明集中于这一点，并且本发明的目的是使用FSFL提高测量精度同时抑制测量装置的吞吐量降低。

解决问题的手段

根据本发明的第一方面，提供了一种测量装置，该测量装置包括：激光装置，其具有包括频移器和增益介质的激光谐振器，并输出具有多个模式的调频激光束(frequencymodulated laser beam)；分支部件，其将激光装置输出的调频激光束的一部分分支为参考光，并且将调频激光束的剩余部分的至少一些分支为测量光；差拍信号生成部件，其通过混合通过将测量光照射到待测量物体而反射的反射光和参考光来生成差拍信号；以及检测部件，其通过对(i)通过以第一频率采样差拍信号而生成的第一采样数据和(ii)以通过第二频率采样差拍信号而生成的第二采样数据执行频率分析，来检测参考光和测量光的传播距离之间的差，其中第一频率是等于激光谐振器的谐振频率的频率或是等于或大于谐振频率的两倍的频率，第二频率是通过将激光谐振器的谐振频率除以正整数而获得的。

差拍信号生成部件正交可以检测反射光和参考光。检测部件可以将可使用第一频率检测的第一频带划分成使用第二频率检测的第二频率带宽的多个频带，并且可以从划分的多个频带当中确定其中生成差拍信号的频带。

检测部件可以在不同的采样时间使用第一频率和第二频率采样差拍信号，使得通过对第二采样数据的频率分析而获得的频率分辨率高于通过对第一采样数据的频率分析而获得的频率分辨率。

检测部件可以使用具有比第一采样数据更少的数据段的第二采样数据来执行频率分析。激光装置可以在激光谐振器中包括可变延迟量类型的光学延迟部件。

在第二采样数据的频率分析中，当一个线谱的线宽超过阈值时，检测部件可以向光学延迟部件发送用于调节延迟量的控制信号。