[發明專利]測量裝置和測量方法

在審

• 申請號: 202010742404.3
• 申請日: 2020-07-29
• 公開（公告）號: CN112433220A
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 鈴木義將;原慎一;氏原大希
• 申請（專利權）人: 株式會社三豐
• 主分類號: G01S17/08
• 分類號: G01S17/08;G01S7/481
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 鄧亞楠

測量裝置300包括：激光裝置110；分支部件120，將調頻激光束分支為參考光和測量光；差拍信號生成部件150，通過混合參考光和反射光來生成差拍信號，該反射光是照射到待測對象10上的測量光；第一分析部件310，基于差拍信號來分析與參考光和測量光之間的傳播距離的差相對應的第一信號分量；第二分析部件320，基于差拍信號來分析與光學共振腔的共振腔頻率相對應的第二信號分量；以及計算部件180，計算參考光和測量光之間的傳播距離的差。

技術領域

本發明涉及測量裝置和測量方法。

背景技術

已知一種在共振腔(cavity)(諧振器)中設有頻移器、并且輸出多個其振蕩頻率隨時間線性變化的縱模(longitudinal-mode)激光的頻移反饋激光器(frequency-shiftedfeedback laser，FSFL)。此外，已知一種使用這種FSFL的光學測距儀(例如，參見專利文獻1:日本專利第3583906號的說明書，以及非專利文獻1：“Distance Sensing by FSF Laserand Its Application”，Takefumi HARA，Optonews，第7卷，第3期，2012年，第25-31頁)。

發明內容

本發明要解決的問題

使用頻移反饋激光器(FSFL)的光學測距儀可以以非接觸方式獲取大量的三維信息，并且已經被用于例如設計和生產場所。FSFL有時會導致光學測距儀的測量準確度降低，因為共振腔長度(諧振器長度)可能會因溫度等環境波動而變化。為了防止測量準確度的降低，通常，已經考慮通過將FSFL安裝在溫度室中來減少環境波動，通過監測FSFL的輸出來觀察共振腔長度的變化等。然而，這種措施導致裝置規模的增加，并且導致成本增加等問題。

本發明是鑒于這個問題而做出的，并且本發明的目的是即使在光學測距儀中出現環境波動，也能以簡單的配置抑制準確度的降低。

解決問題的手段

本發明的第一方面提供了一種測量裝置，包括：激光裝置，具有光學共振腔(激光諧振器)，并且輸出具有多種模式的調頻激光束；分支部件，將由激光裝置輸出的調頻激光束的一部分分支為參考光，并且將調頻激光束的其余部分的至少一些分支為測量光；差拍信號生成部件，通過混合參考光和通過將測量光照射到待測對象上而反射的反射光來生成差拍信號；第一分析部件，基于差拍信號來分析與參考光和測量光之間的傳播距離的差相對應的第一信號分量；第二分析部件，基于差拍信號來分析與光學共振腔的共振腔頻率(諧振頻率)相對應的第二信號分量；以及計算部件，基于第一信號分量和第二信號分量的分析結果，計算參考光和測量光之間的傳播距離的差。

差拍信號生成部件可以正交檢測所述反射光和所述參考光，并且輸出彼此正交的第一差拍信號和第二差拍信號，第一分析部件可以基于第一差拍信號和第二差拍信號對第一信號分量執行頻率分析，并且第二分析部件可以基于第一差拍信號和第二差拍信號之一對第二信號分量執行頻率分析。

第二分析部件可以對第二信號分量執行頻率分析，并且計算光學共振腔的共振腔頻率。

第二分析部件可以獲得包含在第二信號分量中的差拍信號和圖像信號當中彼此相鄰的差拍信號和圖像信號的頻率，并且通過將兩個獲得的頻率相加來計算光學共振腔的共振腔頻率。

第二分析部件可以通過對來自第二信號分量內、與光學共振腔的共振腔頻率相對應的信號分量進行頻率分析來獲得光學共振腔的共振腔頻率。

測量裝置還包括：第一AD轉換器，將第一差拍信號轉換為數字信號；以及第二AD轉換器，將第二差拍信號轉換為數字信號，其中第一分析部件可以通過對(i)由第一AD轉換器作為實部輸出的數字信號和(ii)由第二AD轉換器作為虛部輸出的數字信號執行頻率轉換來生成第一信號分量，并且第二分析部件可以通過對由第一AD轉換器或第二AD轉換器輸出的數字信號執行頻率轉換來生成第二信號分量。