[发明专利]测量装置和测量方法

说明书

一种测量装置300，包括：激光装置110，输出调频激光束；分支部件120，将调频激光束分支为参考光和测量光；差拍信号生成部件150，通过混合参考光和将测量光照射到待测对象10上而反射的反射光来生成差拍信号；提取部件170，提取与所述调频激光束的谐振频率相对应的信号分量；时钟信号生成部件310，基于所述信号分量生成第一时钟信号；转换部件320，使用所述第一时钟信号将所述差拍信号转换为第一数字信号；以及计算部件180，基于所述第一数字信号计算所述参考光和所述测量光之间的传播距离的差。

技术领域

本发明涉及一种测量装置和一种测量方法。

背景技术

已知一种在谐振器中设有频移器、并且输出多个其振荡频率随时间线性变化的纵模(longitudinal-mode)激光的频移反馈激光器(frequency-shifted feedback laser，FSFL)。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 FSF Laser and ItsApplication”，Takefumi HARA，Optonews，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的三维信息，并且已经被用于例如设计和生产场所。FSFL有时会导致光学测距仪的测量准确度降低，因为谐振器的长度可能会因温度等环境波动而变化。为了防止测量准确度的降低，通常，已经考虑通过将FSFL安装在恒温室中来减少环境波动，通过监测FSFL的输出来观察谐振器长度(resonator length)的变化等。但这种措施导致装置规模增加，并导致成本增加等问题。

鉴于该问题而提出了本发明，并且本发明的目的是即使在光学测距仪中发生环境波动的情况下，也能够以简单的配置抑制准确度的降低。

解决问题的手段

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，具有激光谐振器并输出具有多种模式的调频激光束；分支部件，将所述调频激光束分支为(i)由所述激光装置输出的调频激光束的一部分，作为参考光，以及(ii)所述调频激光束的其余部分的至少一些，作为测量光；差拍信号生成部件，通过混合所述参考光和通过将所述测量光照射到待测对象上而反射的反射光来生成差拍信号；提取部件，提取与所述激光谐振器的谐振频率相对应的并且叠加在从所述激光装置输出的调频激光束上的信号分量；时钟信号生成部件，基于所述信号分量生成第一时钟信号；转换部件，使用所述第一时钟信号将所述差拍信号转换为第一数字信号；以及计算部件，基于所述第一数字信号计算所述参考光和所述测量光之间的传播距离的差。

所述分支部件可以将所述调频激光束分支为参考光、测量光和监测光，并且所述提取部件可以包括将监测光转换为电信号的光电转换部件，并从由光电转换部件转换的电信号内提取与所述激光谐振器的谐振频率相对应的信号分量。

所述提取部件还可以包括滤波器部件，该滤波器部件使得来自由光电转换部件转换的电信号内的、具有所述激光谐振器的谐振频率的信号分量通过。

所述时钟信号生成部件可以包括PLL电路，该PLL电路使用信号分量的频率作为参考频率并输出频率为所述参考频率的倍数的频率信号，并且所述时钟信号生成部件输出所述频率信号作为所述第一时钟信号。

所述转换部件可以包括A/D转换器，该A/D转换器与所述第一时钟信号同步地将所述差拍信号转换为所述第一数字信号。

所述转换部件还可以包括：AD转换器，与不同于所述第一时钟信号的第二时钟信号同步地将差拍信号转换为第二数字信号，以及重采样部件，使用所述第一时钟信号对所述第二数字信号进行重采样并输出所述第一数字信号。