[发明专利]测量装置和测量方法

说明书

测量装置300包括：激光装置110；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，通过混合参考光和反射光来生成差拍信号，该反射光是照射到待测对象10上的测量光；第一分析部件310，基于差拍信号来分析与参考光和测量光之间的传播距离的差相对应的第一信号分量；第二分析部件320，基于差拍信号来分析与光学共振腔的共振腔频率相对应的第二信号分量；以及计算部件180，计算参考光和测量光之间的传播距离的差。

技术领域

本发明涉及测量装置和测量方法。

背景技术

已知一种在共振腔(cavity)(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-shiftedfeedback 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 Laserand Its Application”，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，因为共振腔长度(谐振器长度)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安装在温度室中来减少环境波动，通过监测FSFL的输出来观察共振腔长度的变化等。然而，这种措施导致装置规模的增加，并且导致成本增加等问题。

本发明是鉴于这个问题而做出的，并且本发明的目的是即使在光学测距仪中出现环境波动，也能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，包括：激光装置，具有光学共振腔(激光谐振器)，并且输出具有多种模式的调频激光束；分支部件，将由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其余部分的至少一些分支为测量光；差拍信号生成部件，通过混合参考光和通过将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；第一分析部件，基于差拍信号来分析与参考光和测量光之间的传播距离的差相对应的第一信号分量；第二分析部件，基于差拍信号来分析与光学共振腔的共振腔频率(谐振频率)相对应的第二信号分量；以及计算部件，基于第一信号分量和第二信号分量的分析结果，计算参考光和测量光之间的传播距离的差。

差拍信号生成部件可以正交检测所述反射光和所述参考光，并且输出彼此正交的第一差拍信号和第二差拍信号，第一分析部件可以基于第一差拍信号和第二差拍信号对第一信号分量执行频率分析，并且第二分析部件可以基于第一差拍信号和第二差拍信号之一对第二信号分量执行频率分析。

第二分析部件可以对第二信号分量执行频率分析，并且计算光学共振腔的共振腔频率。

第二分析部件可以获得包含在第二信号分量中的差拍信号和图像信号当中彼此相邻的差拍信号和图像信号的频率，并且通过将两个获得的频率相加来计算光学共振腔的共振腔频率。

第二分析部件可以通过对来自第二信号分量内、与光学共振腔的共振腔频率相对应的信号分量进行频率分析来获得光学共振腔的共振腔频率。

测量装置还包括：第一AD转换器，将第一差拍信号转换为数字信号；以及第二AD转换器，将第二差拍信号转换为数字信号，其中第一分析部件可以通过对(i)由第一AD转换器作为实部输出的数字信号和(ii)由第二AD转换器作为虚部输出的数字信号执行频率转换来生成第一信号分量，并且第二分析部件可以通过对由第一AD转换器或第二AD转换器输出的数字信号执行频率转换来生成第二信号分量。