测量装置和测量方法制造方法及图纸

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。

Measuring devices and methods

【技术实现步骤摘要】
测量装置和测量方法
本专利技术涉及测量装置和测量方法。
技术介绍
已知一种频移反馈激光器(FSFL，frequency-shiftedfeedbacklaser)，其在谐振器中设置有频移器(frequencyshifter)，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，“DistanceSensingbyFSFLaserandItsApplication”，TakefumiHARA，光学新闻，第7卷，第3期，2012年，第25-31页)。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术集中于这一点，并且本专利技术的目的是使用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专利技术的第一方面，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(frequencymodulatedlaserbeam)；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。在本专利技术的第二方面，提供了一种测量方法，该测量方法包括以下步骤：从具有包括频移器和增益介质的激光谐振器的激光装置输出具有多个模式的调频激光束；将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中的至少一些分支为测量光；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；通过以等于激光谐振器的谐振频率的频率或以等于或大于激光谐振器的谐振频率的两倍的第一频率采样差拍信号来生成第一采样数据；通过以将激光谐振器的谐振频率除以正整数而获得的第二频率采样差拍信号来生成第二采样数据；以及基于对第一采样数据和第二采样数据的频率分析结果来检测参考光和测量光的传播距离之间的差。该测量方法还可以包括：基于第一采样数据将可由第一频率检测的第一频带划分成由第二频率检测的第二频率带宽的多个频带，以从划分的多个频带当中确定其中生成差拍信号的频带。该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，并且该方法还可以包括：调节光学延迟部件的延迟量，使得激光谐振器的谐振频率与第二频率具有预定关系。本专利技术的效果根据本专利技术，在使用FSFL的测量装置中，存在提高测量精度同时抑制吞吐量降低的效果。附图说明图1示出了根据本实施例的测量装置100以及待测量物体10的配置示例。图2示出了根据本实施例的激光装置110的配置示例。图3示出了根据本实施例的从激光装置110输出的激光束的示例。图4示出了(i)根据本实施例的由测量装置100检测到的差拍信号的频率和(ii)光学头部件(opticalheadpart)140和待测量物体10之间的距离d之间的关系的示例。图5示出了根据本实施例的差拍信号生成部件150和检测部件160的配置示例。图6示出了根据本实施例的由差拍信号生成部件150和检测部件160进行的正交检测的概要的示例。图7示出了根据本实施例的检测部件160的欠采样的概要的示例。图8示出了根据本实施例的由检测部件160执行的欠采样的结果的第一示例。图9示出了根据本实施例的由检测部件160执行的欠采样的结果的第二示例。图10是示出根据本实施例的测量装置100的操作的一个示例的流程图。图11示出了根据本实施例的激光装置110的配置的变型示例。具体实施方式[测量装置100的配置示例]图1示出了根据本实施例的测量装置100以及待测量物体10的配置示例。测量装置100光学地测量测量装置100和待测量物体10之间的距离。此外，测量装置100可以通过扫描照射到待测量物体10的激光束的位置来测量待测量物体10的三维形状。测量装置100包括激光装置110、分支部件120、光环行器130、光学头部件140、差拍信号生成部件150、检测部件160和显示部件170。激光装置110具有激光谐振器，并输出具有多个模式的调频激光束。激光装置110在谐振器中设置有频移器，并且输出多个振荡频率随着时间的推移而线性变化的纵模激光。激光装置110是例如频移反馈激光器(FSFL)。FSFL将在后面描述。分支部件120将从激光装置110输出的调频激光束进行分支，其一部分作为参考光，其剩余部分中的至少一些作为测量光。分支部件120是例如光纤耦合器。在图1的示例中，分支部件120将测量光提供给光环行器130，并将参考光提供给差拍信号生成部件150。光环行器130具有多个输入/输出端口。例如，光环行器130将从一个端口输入的光输出到下一端口，并将从下一端口输入的光输出到下下个端口。图1示出了光环行器130具有三个输入/输出端口的示例。在这种情况下，光环行器130将从分支部件120提供的测量光输出到光学头部件140。此外，光环行器130将从光学头部件140输入的光输出到差拍信号生成部件150。光学头部件140将从光环行器130输入的光照射到待测量物体10。光学头部件140包括例如准直透镜。在这种情况下，光学头部件140首先通过准直透镜将从光环行器130经由光纤输入的光调节成光束形状，然后输出光。此外，光学头部件140接收照射在待测量物体10上的测量光的反射光。光学头部件140通过准直透镜将接收的反射光聚焦到光纤上，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测量装置，包括：/n激光装置，其具有激光谐振器，所述激光谐振器包括频移器和增益介质并且输出具有多个模式的调频激光束；/n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部分分支为测量光；/n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/n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)通过以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，所述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所述谐振频率的两倍的频率，所述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。/n

【技术特征摘要】
20180823 JP 2018-156327;20190722 JP 2019-1344301.一种测量装置，包括：
激光装置，其具有激光谐振器，所述激光谐振器包括频移器和增益介质并且输出具有多个模式的调频激光束；
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部分分支为测量光；
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)通过以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，所述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所述谐振频率的两倍的频率，所述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。


2.根据权利要求1所述的测量装置，其中，所述差拍信号生成部件正交检测反射光和参考光。


3.根据权利要求1所述的测量装置，其中，所述检测部件将可使用第一频率检测的第一频带划分为使用第二频率检测的第二频率带宽的多个频带，并且从划分的多个频带当中确定其中生成差拍信号的频带。


4.根据权利要求1所述的测量装置，其中，所述检测部件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。


5.根据权利要求1所述的测量装置，其中，所述检测部...

【专利技术属性】
技术研发人员：小松崎晋路，
申请(专利权)人：株式会社三丰，
类型：发明
国别省市：日本;JP