JP7781366B2 - Distance measuring device - Google Patents
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Description
本開示は、距離計測装置に関する。 This disclosure relates to a distance measurement device.
パルス発光したレーザー光を走査し、測定対象からの反射光を受光素子で検出して、発光から検出までの時間と光速から距離を算出する距離計測装置の水中での利用が検討されている。 Under consideration is being given to the underwater use of a distance measuring device that scans a pulsed laser beam, detects the reflected light from the object being measured using a light-receiving element, and calculates the distance from the time between emission and detection and the speed of light.
本開示は、計測可能な距離レンジを長くできる距離計測装置を提供することを目的とする。 The purpose of this disclosure is to provide a distance measurement device that can extend the measurable distance range.
本発明の一実施形態に係る距離計測装置は、第1波長の第1パルス光を出力する第1レーザー光源と、前記第1波長とは異なる第2波長の第2パルス光を、前記第1パルス光がオフの期間に出力する第2レーザー光源と、前記第1パルス光と前記第2パルス光とを同じ光軸上に合波して測定対象に照射する光学系と、前記測定対象で反射し、前記第1パルス光と前記第2パルス光とが合波された第1反射光を受光し、光電変換する第1受光素子と、前記第1受光素子からの信号が入力され、前記第1反射光のエネルギーのローレベルとハイレベルとの差に応じた電気信号を生成する処理部と、を備える。 A distance measurement device according to one embodiment of the present invention includes a first laser light source that outputs a first pulsed light of a first wavelength; a second laser light source that outputs a second pulsed light of a second wavelength different from the first wavelength during a period when the first pulsed light is off; an optical system that combines the first pulsed light and the second pulsed light on the same optical axis and irradiates the object to be measured; a first light-receiving element that receives and photoelectrically converts first reflected light that is reflected by the object to be measured and is the combination of the first pulsed light and the second pulsed light; and a processing unit that receives a signal from the first light-receiving element and generates an electrical signal corresponding to the difference between the low level and high level of the energy of the first reflected light.
本開示によれば、計測可能な距離レンジを長くできる距離計測装置を提供することができる。 This disclosure makes it possible to provide a distance measurement device that can extend the measurable distance range.
以下、図面を参照し、実施形態について説明する。各図面中、同じ構成には同じ符号を付している。なお、各図面は、実施形態を模式的または概念的に示したものであるため、各部材のスケール、間隔若しくは位置関係などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。又、部材の一部の図示を省略する場合がある。 The following describes the embodiments with reference to the drawings. In each drawing, the same components are designated by the same reference numerals. Note that the drawings are schematic or conceptual illustrations of the embodiments, and therefore the scale, spacing, and positional relationships of the components may not necessarily be the same as those in reality. In addition, some components may not be shown.
図1に示すように、実施形態の距離計測装置は、第1レーザー光源11と、第2レーザー光源12と、光学系30と、第1受光素子21と、第2受光素子22とを有する。 As shown in FIG. 1, the distance measurement device of this embodiment has a first laser light source 11, a second laser light source 12, an optical system 30, a first light receiving element 21, and a second light receiving element 22.
第1レーザー光源11及び第2レーザー光源12は、例えば、誘導放出を起こす媒質に半導体を用いた半導体レーザー(またはレーザーダイオード)である。また、第1レーザー光源11及び第2レーザー光源12として、媒質に絶縁性固体材料を用いた固体レーザーを用いることもできる。 The first laser light source 11 and the second laser light source 12 are, for example, semiconductor lasers (or laser diodes) that use a semiconductor as the medium that causes stimulated emission. Alternatively, the first laser light source 11 and the second laser light source 12 can also be solid-state lasers that use an insulating solid material as the medium.
第1レーザー光源11は、第1波長λ1の第1パルス光P1を出力する。第2レーザー光源12は、第1波長λ1とは波長が異なる第2波長λ2の第2パルス光P2を出力する。例えば、第1波長λ1は350nm以上550nm以下の範囲で設定でき、第2波長λ2は500nm以上1600nm以下の範囲で設定できる。 The first laser light source 11 outputs a first pulsed light P1 having a first wavelength λ1. The second laser light source 12 outputs a second pulsed light P2 having a second wavelength λ2 that is different from the first wavelength λ1. For example, the first wavelength λ1 can be set in the range of 350 nm to 550 nm, and the second wavelength λ2 can be set in the range of 500 nm to 1600 nm.
光学系30は、後述するように、第1パルス光P1と第2パルス光P2とを同じ光軸上に合波して測定対象100に照射する。光学系30は、ダイクロイックミラー31と、ビームスプリッタ32と、透過反射部材33と、集光レンズ34とを有する。 As described below, the optical system 30 combines the first pulsed light P1 and the second pulsed light P2 on the same optical axis and irradiates the measurement object 100 with the combined light. The optical system 30 includes a dichroic mirror 31, a beam splitter 32, a transmissive/reflective member 33, and a condenser lens 34.
第1レーザー光源11、ダイクロイックミラー31、ビームスプリッタ32、及び透過反射部材33は、同じ光軸上に配置されている。上記光軸上において、ダイクロイックミラー31は第1レーザー光源11とビームスプリッタ32との間に配置され、ビームスプリッタ32はダイクロイックミラー31と透過反射部材33との間に配置されている。 The first laser light source 11, dichroic mirror 31, beam splitter 32, and transmissive/reflective member 33 are arranged on the same optical axis. On the optical axis, the dichroic mirror 31 is arranged between the first laser light source 11 and the beam splitter 32, and the beam splitter 32 is arranged between the dichroic mirror 31 and the transmissive/reflective member 33.
第1パルス光P1と第2パルス光P2は、ダイクロイックミラー31により、同じ光軸上に合波させられる。第1パルス光P1は、ダイクロイックミラー31を透過する。第2パルス光P2は、ダイクロイックミラー31で反射して、ダイクロイックミラー31を透過した第1パルス光P1と同じ光軸上で第1パルス光P1と合波される。 The first pulsed light P1 and the second pulsed light P2 are combined on the same optical axis by the dichroic mirror 31. The first pulsed light P1 passes through the dichroic mirror 31. The second pulsed light P2 is reflected by the dichroic mirror 31 and combined with the first pulsed light P1 on the same optical axis as the first pulsed light P1 that passed through the dichroic mirror 31.
第1レーザー光源11と第2レーザー光源12は、図1に示す位置から互いを入れ替えた位置に配置することもできる。この場合、第2レーザー光源12からの第2パルス光P2はダイクロイックミラー31を透過し、第1レーザー光源11からの第1パルス光P1はダイクロイックミラー31で反射する。 The first laser light source 11 and the second laser light source 12 can also be positioned in a position interchanged with the position shown in FIG. 1. In this case, the second pulsed light P2 from the second laser light source 12 passes through the dichroic mirror 31, and the first pulsed light P1 from the first laser light source 11 is reflected by the dichroic mirror 31.
ビームスプリッタ32は、第1レーザー光源11と透過反射部材33との間、および第2レーザー光源12と透過反射部材33との間に配置されている。ビームスプリッタ32は、第1パルス光P1と第2パルス光P2との合波光Pを、透過反射部材33に向かう透過光と、第2受光素子22に向かう第2反射光R2とに分割する。 The beam splitter 32 is disposed between the first laser light source 11 and the transmissive/reflective member 33, and between the second laser light source 12 and the transmissive/reflective member 33. The beam splitter 32 splits the combined light P of the first pulsed light P1 and the second pulsed light P2 into transmitted light directed toward the transmissive/reflective member 33 and second reflected light R2 directed toward the second light receiving element 22.
透過反射部材33は、ビームスプリッタ32を透過した合波光Pを透過させる孔部33aを有する。また、透過反射部材33は、測定対象100で反射した第1反射光R1を第1受光素子21に向けて反射させるミラー部33bを有する。 The transmissive-reflective member 33 has a hole 33a that transmits the combined light P that has passed through the beam splitter 32. The transmissive-reflective member 33 also has a mirror 33b that reflects the first reflected light R1 reflected by the measurement object 100 toward the first light receiving element 21.
第1受光素子21は、測定対象100で反射し、透過反射部材33のミラー部33bを経由した第1反射光R1を受光し、光電変換する。第1受光素子21は、例えばフォトダイオードである。第1受光素子21と透過反射部材33との間に、集光レンズ34が配置されている。 The first light receiving element 21 receives the first reflected light R1 that is reflected by the measurement object 100 and passes through the mirror portion 33b of the transmissive reflector 33, and performs photoelectric conversion. The first light receiving element 21 is, for example, a photodiode. A condenser lens 34 is disposed between the first light receiving element 21 and the transmissive reflector 33.
第2受光素子22は、上記合波光Pのうちビームスプリッタ32で反射して分割された第2反射光R2を受光し、光電変換する。第2受光素子22は、例えばフォトダイオードである。 The second light receiving element 22 receives the second reflected light R2, which is the combined light P reflected and split by the beam splitter 32, and performs photoelectric conversion. The second light receiving element 22 is, for example, a photodiode.
第1パルス光P1と第2パルス光P2を同じ光軸上に合波させる合波器としては、ダイクロイックミラー31に限らず、図2に示す合波用ビームスプリッタ35を用いることもできる。合波用ビームスプリッタ35は、偏光ビームスプリッタであり、例えば、P偏光を透過させ、S偏光を反射させる。 The combiner that combines the first pulsed light P1 and the second pulsed light P2 onto the same optical axis is not limited to the dichroic mirror 31; a combining beam splitter 35 shown in Figure 2 can also be used. The combining beam splitter 35 is a polarizing beam splitter that, for example, transmits P-polarized light and reflects S-polarized light.
通常、半導体レーザーが出力するレーザー光は直線偏光状態にあり、半導体レーザーを回転させることで偏光方向をコントロールすることができる。例えば、合波用ビームスプリッタ35に対して、P偏光状態に制御した第1パルス光P1は合波用ビームスプリッタ35を透過し、S偏光状態に制御した第2パルス光P2は合波用ビームスプリッタ35で反射して、合波用ビームスプリッタ35を透過した第1パルス光P1に対して同じ光軸上で合波される。 Normally, the laser light output from a semiconductor laser is linearly polarized, and the polarization direction can be controlled by rotating the semiconductor laser. For example, with respect to the beam splitter 35, the first pulse light P1 controlled to a P-polarized state passes through the beam splitter 35, while the second pulse light P2 controlled to an S-polarized state is reflected by the beam splitter 35 and combined on the same optical axis with the first pulse light P1 that passed through the beam splitter 35.
また、第1パルス光P1と第2パルス光P2を同じ光軸上に合波させる合波器としては、図3に示すファイバーカプラ36を用いることもできる。 Furthermore, the fiber coupler 36 shown in Figure 3 can also be used as a combiner that combines the first pulsed light P1 and the second pulsed light P2 onto the same optical axis.
ファイバーカプラ36において2本の光ファイバー37a、37bが結合している。第1レーザー光源11からの第1パルス光P1は第1光ファイバー37aに入射し、第2レーザー光源12からの第2パルス光P2は第2光ファイバー37bに入射する。第1光ファイバー37aを伝搬した第1パルス光P1と、第2光ファイバー37bを伝搬した第2パルス光P2とは、ファイバーカプラ36において同じ光軸上に合波される。 Two optical fibers 37a and 37b are coupled in the fiber coupler 36. The first pulsed light P1 from the first laser light source 11 is incident on the first optical fiber 37a, and the second pulsed light P2 from the second laser light source 12 is incident on the second optical fiber 37b. The first pulsed light P1 propagated through the first optical fiber 37a and the second pulsed light P2 propagated through the second optical fiber 37b are combined on the same optical axis in the fiber coupler 36.
実施形態の距離計測装置は、さらに、図4に示す処理部50を有する。処理部50は、第1受光素子21と電気的に接続された第1アンプ51と、第1アンプ51と電気的に接続されたAC結合コンデンサ52と、AC結合コンデンサ52と電気的に接続された第2アンプ53と、第2アンプ53と電気的に接続されたADコンバーター54とを有する。 The distance measurement device of this embodiment further includes a processing unit 50 shown in FIG. 4. The processing unit 50 includes a first amplifier 51 electrically connected to the first light receiving element 21, an AC coupling capacitor 52 electrically connected to the first amplifier 51, a second amplifier 53 electrically connected to the AC coupling capacitor 52, and an AD converter 54 electrically connected to the second amplifier 53.
次に、本発明の実施形態の距離計測装置を用いた測定対象100までの距離の計測方法について、前述した図に加えて、図5に示すフローチャート及び図6A~図8Cに示す波形図も参照して説明する。 Next, a method for measuring the distance to the measurement target 100 using the distance measurement device of an embodiment of the present invention will be described with reference to the flowchart shown in Figure 5 and the waveform diagrams shown in Figures 6A to 8C in addition to the figures described above.
本発明の実施形態の距離計測装置は、例えば、ケース内に収容された状態で、水中に設置、または水中を移動する装置に搭載され、ケースの外部に位置する測定対象100までの距離を計測することができる。 A distance measurement device according to an embodiment of the present invention can be installed in water while housed in a case, or mounted on a device that moves underwater, and can measure the distance to a measurement target 100 located outside the case.
<ステップS1>
第1レーザー光源11から第1波長λ1の第1パルス光P1を出力し、第2レーザー光源12から第2波長λ2の第2パルス光P2を出力する。第1パルス光P1及び第2パルス光P2は、単発パルスではなく、連続パルスである。
<Step S1>
A first pulsed light P1 having a first wavelength λ1 is output from the first laser light source 11, and a second pulsed light P2 having a second wavelength λ2 is output from the second laser light source 12. The first pulsed light P1 and the second pulsed light P2 are not single pulses but continuous pulses.
図6Aは第1パルス光P1の出力波形図であり、図6Bは第2パルス光P2の出力波形図である。図6A及び図6Bにおいて、横軸は時間[秒]を、縦軸は出力[W]を表す。 Figure 6A is a diagram showing the output waveform of the first pulsed light P1, and Figure 6B is a diagram showing the output waveform of the second pulsed light P2. In Figures 6A and 6B, the horizontal axis represents time [seconds] and the vertical axis represents output [W].
第2レーザー光源12は、第2パルス光P2を、第1パルス光P1がオフの期間に出力する。すなわち、第1パルス光P1の位相と第2パルス光P2の位相とは、逆位相の関係にある。 The second laser light source 12 outputs the second pulsed light P2 during the period when the first pulsed light P1 is off. In other words, the phases of the first pulsed light P1 and the second pulsed light P2 are in an antiphase relationship.
実施形態の距離計測装置を水中に設置した際に、第2波長λ2の第2パルス光P2の水中での減衰率は、第1波長λ1の第1パルス光P1の水中での減衰率よりも大きい。第2レーザー光源12は、第1パルス光P1のピーク出力よりも低いピーク出力の第2パルス光P2を出力する。 When the distance measurement device of this embodiment is installed underwater, the attenuation rate in water of the second pulsed light P2 of the second wavelength λ2 is greater than the attenuation rate in water of the first pulsed light P1 of the first wavelength λ1. The second laser light source 12 outputs the second pulsed light P2 with a peak output lower than the peak output of the first pulsed light P1.
第1パルス光P1と第2パルス光P2は、図1に示すダイクロイックミラー31、図2に示す合波用ビームスプリッタ35、または図3に示すファイバーカプラ36により、同じ光軸上に合波される。第1パルス光P1と第2パルス光P2との合波光Pは、逆位相の関係にある第1パルス光P1と第2パルス光P2とが重畳したパルス光である。 The first pulsed light P1 and the second pulsed light P2 are combined on the same optical axis by the dichroic mirror 31 shown in FIG. 1, the combining beam splitter 35 shown in FIG. 2, or the fiber coupler 36 shown in FIG. 3. The combined light P of the first pulsed light P1 and the second pulsed light P2 is a pulsed light in which the first pulsed light P1 and the second pulsed light P2 are superimposed, with the first pulsed light P1 and the second pulsed light P2 being in an antiphase relationship.
<ステップS2>
合波光Pは、ビームスプリッタ32で透過反射部材33に向かう透過光と、第2受光素子22に向かう第2反射光R2とに分割される。
<Step S2>
The combined light P is split by the beam splitter 32 into transmitted light directed toward the transmissive/reflective member 33 and second reflected light R2 directed toward the second light receiving element 22 .
<ステップS3>
ビームスプリッタ32を透過した合波光Pは、透過反射部材33の孔部33aを透過し、さらにケース外に出射し、測定対象100に照射される。測定対象100に照射された合波光Pは、測定対象100で拡散反射する。
<Step S3>
The combined light P that has passed through the beam splitter 32 passes through the hole 33a of the transmissive/reflective member 33, and is then emitted to the outside of the case and irradiated onto the measurement object 100. The combined light P that has been irradiated onto the measurement object 100 is diffusely reflected by the measurement object 100.
測定対象100で反射した第1反射光R1は、ケース内に戻り、透過反射部材33のミラー部33bに入射する。ミラー部33bに入射した第1反射光R1は、ミラー部33bで反射して、集光レンズ34によって集光され、第1受光素子21に入射する。第1反射光R1は、第1パルス光P1と第2パルス光P2との合波光Pが測定対象100で反射した光であり、パルス光である。 The first reflected light R1 reflected by the measurement object 100 returns inside the case and is incident on the mirror portion 33b of the transmissive reflector 33. The first reflected light R1 incident on the mirror portion 33b is reflected by the mirror portion 33b, is focused by the focusing lens 34, and is incident on the first light receiving element 21. The first reflected light R1 is the combined light P of the first pulsed light P1 and the second pulsed light P2 reflected by the measurement object 100, and is a pulsed light.
<ステップS4A>
第1受光素子21は、第1反射光R1を受光し、第1反射光R1のエネルギーに応じた電流を、図4に示す処理部50に出力する。第1受光素子21から信号(電流信号)の入力を受けた処理部50は、以下に示すステップS5A~ステップS8Aにより、パルス光である第1反射光R1のエネルギーのローレベルとハイレベルとの差に応じた電気信号を生成する。
<Step S4A>
The first light receiving element 21 receives the first reflected light R1 and outputs a current corresponding to the energy of the first reflected light R1 to the processing unit 50 shown in Fig. 4. Upon receiving a signal (current signal) from the first light receiving element 21, the processing unit 50 generates an electrical signal corresponding to the difference between the low level and high level of the energy of the first reflected light R1, which is pulsed light, through steps S5A to S8A described below.
<ステップS5A>
図4において、各要素の入出力信号の波形図を吹き出しに示している。第1アンプ51は、第1受光素子21からの電流信号A1を電圧信号V1に変換し、増幅する。
<Step S5A>
4, the waveforms of the input and output signals of each element are shown in the balloons. The first amplifier 51 converts the current signal A1 from the first light receiving element 21 into a voltage signal V1 and amplifies it.
<ステップS6A>
AC結合コンデンサ52は、第1アンプ51から出力された電圧信号V1から直流成分を減衰させて(または遮断して)交流成分を取り出し、交流電圧V2を生成する。図4には、例えば交流成分のみからなる交流電圧V2の波形を示す。
<Step S6A>
The AC coupling capacitor 52 attenuates (or blocks) the DC component from the voltage signal V1 output from the first amplifier 51, extracts the AC component, and generates the AC voltage V2. Fig. 4 shows, for example, the waveform of the AC voltage V2 consisting only of the AC component.
<ステップS7A>
第2アンプ53は、交流電圧V2における交流成分のローレベルを0Vに調整した電圧V3を生成する。ここまでの処理で扱われる信号はアナログ信号である。
<Step S7A>
The second amplifier 53 generates a voltage V3 by adjusting the low level of the AC component of the AC voltage V2 to 0 V. The signals handled in the processes up to this point are analog signals.
<ステップS8A>
ADコンバーター54は、電圧V3をデジタルデータに変換する。
<Step S8A>
The AD converter 54 converts the voltage V3 into digital data.
上記ステップS2の後、ビームスプリッタ32で分割された第2反射光R2に対しても、ステップS4B~ステップS8Bにおいて、ステップS4A~ステップS8Aと同じ信号処理が実行される。 After step S2, the second reflected light R2 split by the beam splitter 32 is also subjected to the same signal processing in steps S4B to S8B as in steps S4A to S8A.
<ステップS4B>
ステップS4Bにおいて、測定対象100を経由しない第2反射光R2を受光した第2受光素子22は、第2反射光R2のエネルギーに応じた電流を、処理部50に出力する。第2反射光R2は、測定対象100で反射した第1反射光R1を利用して測定対象100までの距離を算出するための基準光(パルス光)となる。
<Step S4B>
In step S4B, the second light receiving element 22 receives the second reflected light R2 that does not pass through the measurement object 100 and outputs a current corresponding to the energy of the second reflected light R2 to the processing unit 50. The second reflected light R2 becomes reference light (pulsed light) for calculating the distance to the measurement object 100 using the first reflected light R1 reflected by the measurement object 100.
<ステップS5B~ステップS8B>
以降、処理部50において、ステップS5A~ステップS8Aと同じ処理が、ステップS5B~ステップS8Bとして実行される。この結果、ステップS8Bにおいて、第2受光素子22が受光した基準光のエネルギーのローレベルとハイレベルとの差に応じた電気信号(デジタルデータ)が生成される。
<Steps S5B to S8B>
Thereafter, the same processes as steps S5A to S8A are executed as steps S5B to S8B in the processing unit 50. As a result, in step S8B, an electrical signal (digital data) corresponding to the difference between the low level and the high level of the energy of the reference light received by the second light receiving element 22 is generated.
<ステップS9>
第2受光素子22が第2反射光R2(基準光)を受光した時刻(基準時刻)と、第1受光素子21が第1反射光R1を受光した時刻との時間差から、測定対象100までの距離が算出される。
<Step S9>
The distance to the object 100 is calculated from the time difference between the time (reference time) when the second light receiving element 22 receives the second reflected light R2 (reference light) and the time when the first light receiving element 21 receives the first reflected light R1.
レーザー光を利用して例えば水中で距離計測を行う場合、レーザー光の水中での減衰により、近距離計測時と遠距離計測時で測定対象からの反射光のエネルギーに大きな差が生じやすく、反射光の全てのエネルギー範囲に電気回路の入力レンジを対応させることが困難なことがある。一般的には、状況に応じて、レーザー光のエネルギーを可変、または受光素子のゲインを可変することで、電気回路に入力する信号エネルギーのレンジを電気回路の入力レンジに収めるようにできる。しかしながら、高精度の距離計測には微小時間の計測が必要となるため、レーザー光のエネルギーや受光素子のゲインの可変による信号波形の変形で計測誤差が大きくなりやすい問題がある。 When using laser light to measure distance underwater, for example, attenuation of the laser light in water can easily result in large differences in the energy of the light reflected from the object being measured when measuring close and long distances, making it difficult to accommodate the input range of the electrical circuit for the entire energy range of the reflected light. Generally, the range of signal energy input to the electrical circuit can be adjusted to fit within the input range of the electrical circuit by varying the energy of the laser light or the gain of the light-receiving element depending on the situation. However, because high-precision distance measurements require measuring very short periods of time, there is a problem in that measurement errors can easily increase due to distortion of the signal waveform caused by varying the energy of the laser light or the gain of the light-receiving element.
本発明の実施形態によれば、処理部50において、第1反射光R1の全体のエネルギーではなく、第1反射光R1のローレベルとハイレベルとの差を利用する。 According to an embodiment of the present invention, the processing unit 50 utilizes the difference between the low and high levels of the first reflected light R1, rather than the total energy of the first reflected light R1.
図7Aは、距離計測装置から第1距離に位置する測定対象で反射して、第1受光素子21に入力する第1反射光R1の出力波形図である。図7Aにおいて、横軸は時間[秒]を、縦軸は出力[W]を表す。第1反射光R1は、前述したように、図6Aに示す第1パルス光(実線)と、図6Bに示す第2パルス光(破線)とが同じ光軸上で合波された合波光である。 Figure 7A is an output waveform diagram of the first reflected light R1 that is reflected by a measurement target located at a first distance from the distance measurement device and input to the first light receiving element 21. In Figure 7A, the horizontal axis represents time [seconds] and the vertical axis represents output [W]. As mentioned above, the first reflected light R1 is a combined light obtained by combining the first pulsed light (solid line) shown in Figure 6A and the second pulsed light (dashed line) shown in Figure 6B on the same optical axis.
第1受光素子21においては、図7Aに示す第1反射光R1を、第1パルス光と第2パルス光の区別なく、図7Bに示すエネルギーとして検出する。図7Bにおいて、横軸は時間[秒]を、縦軸はエネルギー[W]を表す。 The first light receiving element 21 detects the first reflected light R1 shown in Figure 7A as the energy shown in Figure 7B, without distinguishing between the first pulsed light and the second pulsed light. In Figure 7B, the horizontal axis represents time [seconds] and the vertical axis represents energy [W].
第1パルス光と第2パルス光は逆位相の関係にある。第2パルス光のピーク出力は第1パルス光のピーク出力よりも低い。レーザー光の水中での減衰率は、レーザー光の波長に依存する。第1パルス光の波長と第2パルス光の波長は異なる。この波長の違いにより、本実施形態では、第2パルス光の水中での減衰率は第1パルス光の水中での減衰率よりも大きい。このような条件により、図7Bに示す第1受光素子21の検出エネルギーにおけるハイレベルとローレベルの差が生じやすくなる。 The first pulsed light and the second pulsed light are in an antiphase relationship. The peak output of the second pulsed light is lower than the peak output of the first pulsed light. The attenuation rate of laser light in water depends on the wavelength of the laser light. The wavelengths of the first pulsed light and the second pulsed light are different. Due to this difference in wavelength, in this embodiment, the attenuation rate of the second pulsed light in water is greater than the attenuation rate of the first pulsed light in water. Under these conditions, a difference between the high and low levels of the detected energy of the first light receiving element 21 shown in Figure 7B is likely to occur.
図8Aは、距離計測装置から、第1距離よりも長い第2距離に位置する測定対象で反射して、第1受光素子21に入力する第1反射光R1のエネルギーの波形図である。図8Aにおいて、横軸は時間[秒]を、縦軸はエネルギー[W]を表す。 Figure 8A is a waveform diagram of the energy of the first reflected light R1 that is reflected from the distance measurement device by a measurement target located at a second distance longer than the first distance and input to the first light receiving element 21. In Figure 8A, the horizontal axis represents time [seconds] and the vertical axis represents energy [W].
第2距離は第1距離よりも長いため、第2距離に位置する測定対象で反射した第1反射光R1が第1受光素子21で検出されるまでの時間は、第1距離に位置する測定対象で反射した第1反射光R1が第1受光素子21で検出されるまでの時間よりも長くなる。 Because the second distance is longer than the first distance, the time it takes for the first reflected light R1 reflected by the measurement object located at the second distance to be detected by the first light receiving element 21 is longer than the time it takes for the first reflected light R1 reflected by the measurement object located at the first distance to be detected by the first light receiving element 21.
第2距離の計測においても、第1受光素子21は、図8Aに示す第1反射光R1を、第1パルス光と第2パルス光の区別なく、図8Bに示すエネルギーとして検出する。図8Bにおいて、横軸は時間[秒]を、縦軸はエネルギー[W]を表す。第2距離の計測においても、上記条件により、図8Bに示す第1受光素子21の検出エネルギーにおけるハイレベルとローレベルの差が生じやすくなる。 When measuring the second distance, the first light receiving element 21 also detects the first reflected light R1 shown in FIG. 8A as the energy shown in FIG. 8B, without distinguishing between the first pulsed light and the second pulsed light. In FIG. 8B, the horizontal axis represents time [seconds] and the vertical axis represents energy [W]. Due to the above conditions, when measuring the second distance, differences are likely to occur between the high and low levels of the detected energy of the first light receiving element 21 shown in FIG. 8B.
ここで、第2距離は第1距離よりも長いため、図8Aに示す第1反射光R1は、図7Aに示す第1反射光R1よりも減衰して、第1受光素子21に入力する。図8Aには、第2パルス光が減衰して、第2パルス光のエネルギーレベルがほとんど0になった例を示す。 Here, because the second distance is longer than the first distance, the first reflected light R1 shown in Figure 8A is attenuated more than the first reflected light R1 shown in Figure 7A and inputs to the first light receiving element 21. Figure 8A shows an example in which the second pulsed light is attenuated so that the energy level of the second pulsed light is almost zero.
第1受光素子21が検出したエネルギーからは、前述したように、処理部50のAC結合コンデンサ52において交流成分が取り出される。図7Cは、図7Bに示す検出エネルギーから取り出された交流成分(交流電圧)の波形図であり、図8Cは、図8Bに示す検出エネルギーから取り出された交流成分(交流電圧)の波形図である。図7C及び図8Cにおいて、横軸は時間[秒]を、縦軸は電圧[V]を表す。 As mentioned above, an AC component is extracted from the energy detected by the first light-receiving element 21 in the AC coupling capacitor 52 of the processing unit 50. Figure 7C is a waveform diagram of the AC component (AC voltage) extracted from the detected energy shown in Figure 7B, and Figure 8C is a waveform diagram of the AC component (AC voltage) extracted from the detected energy shown in Figure 8B. In Figures 7C and 8C, the horizontal axis represents time [seconds] and the vertical axis represents voltage [V].
図7B及び図8Bに示すように、測定対象との距離が近距離(第1距離)か、遠距離(第2距離)かによって、第1受光素子21の検出エネルギーに大きな差があったとしても、処理部50における信号処理により、図7C及び図8Cに示すように、測定対象との距離が近距離(第1距離)でも遠距離(第2距離)でも交流成分のレベル(電圧レベル)は大きな差がなくなり、電気回路の入力レンジ内での信号処理が可能となる。これにより、本発明の実施形態によれば、高い精度で計測可能な距離レンジを長くすることができる。 As shown in Figures 7B and 8B, even if there is a large difference in the detected energy of the first light receiving element 21 depending on whether the distance to the measurement object is short (first distance) or long (second distance), signal processing in the processing unit 50 eliminates large differences in the level of the AC component (voltage level) whether the distance to the measurement object is short (first distance) or long (second distance), as shown in Figures 7C and 8C, making it possible to process signals within the input range of the electrical circuit. As a result, according to embodiments of the present invention, the distance range that can be measured with high accuracy can be extended.
図7B及び図8Bに示す第1受光素子21の検出エネルギーにおけるハイレベルとローレベルの差が生じればよい。第2パルス光の水中での減衰率が第1パルス光の水中での減衰率よりも大きい場合に、第2パルス光のピーク出力を第1パルス光のピーク出力よりも高くすると、第2パルス光が減衰して、第2パルス光のハイレベルが第1パルス光のハイレベルと同一レベルになった状態で第1反射光R1が第1受光素子21に入力する可能性がある。この場合、図7B及び図8Bに示す第1受光素子21の検出エネルギーにおけるハイレベルとローレベルの差が生じない。 It is sufficient that there is a difference between the high and low levels of the detected energy of the first light receiving element 21 shown in Figures 7B and 8B. If the attenuation rate of the second pulsed light in water is greater than the attenuation rate of the first pulsed light in water, and the peak output of the second pulsed light is made higher than the peak output of the first pulsed light, the second pulsed light may be attenuated, and the first reflected light R1 may be input to the first light receiving element 21 in a state where the high level of the second pulsed light is the same as the high level of the first pulsed light. In this case, there is no difference between the high and low levels of the detected energy of the first light receiving element 21 shown in Figures 7B and 8B.
したがって、第2パルス光の水中での減衰率が第1パルス光の水中での減衰率よりも大きい場合には、第2パルス光のピーク出力を第1パルス光のピーク出力よりも低くすることが好ましい。逆に、第1パルス光の水中での減衰率が第2パルス光の水中での減衰率よりも大きい場合には、第1パルス光のピーク出力を第2パルス光のピーク出力よりも低くすることが好ましい。 Therefore, if the attenuation rate of the second pulsed light in water is greater than the attenuation rate of the first pulsed light in water, it is preferable to set the peak output of the second pulsed light lower than the peak output of the first pulsed light. Conversely, if the attenuation rate of the first pulsed light in water is greater than the attenuation rate of the second pulsed light in water, it is preferable to set the peak output of the first pulsed light lower than the peak output of the second pulsed light.
第1パルス光のピーク出力と第2パルス光のピーク出力が同じ場合でも、第1パルス光の水中での減衰率と第2パルス光の水中での減衰率との関係によっては、図7B及び図8Bに示す第1受光素子21の検出エネルギーにおけるハイレベルとローレベルの差が生じ得る。 Even if the peak output of the first pulsed light and the peak output of the second pulsed light are the same, a difference may occur between the high and low levels of the detected energy of the first light receiving element 21 shown in Figures 7B and 8B depending on the relationship between the attenuation rate of the first pulsed light in water and the attenuation rate of the second pulsed light in water.
ビームスプリッタ32及び第2受光素子22を配置せずに、第1レーザー光源11及び第2レーザー光源12からのパルス光の出射タイミング(出射時刻)と、第1受光素子21が第1反射光R1を受光した時刻との時間差から、測定対象100までの距離を算出することも可能である。 It is also possible to calculate the distance to the measurement object 100 without disposing the beam splitter 32 and second light receiving element 22, from the time difference between the emission timing (emission time) of the pulsed light from the first laser light source 11 and the second laser light source 12 and the time when the first reflected light R1 is received by the first light receiving element 21.
なお、基準時刻と、第1受光素子21が第1反射光R1を受光する時刻との正確な時間差を得るには、基準時刻として、レーザー光源11、12自体の出射時刻を利用するよりも、上記実施形態のように第2受光素子22で受光する時刻を用いた方が好ましい。 In addition, to obtain an accurate time difference between the reference time and the time when the first light receiving element 21 receives the first reflected light R1, it is preferable to use the time when the light is received by the second light receiving element 22 as in the above embodiment, rather than using the emission time of the laser light sources 11 and 12 themselves as the reference time.
また、距離計測装置は、第3レーザー光源をさらに有することができる。第3レーザー光源は、第1パルス光の第1波長λ1及び第2パルス光の第2波長λ2とは波長が異なる第3波長λ3の第3パルス光を出力する。例えば、第2波長λ2は第1波長λ1よりも長く、第3波長λ3は第2波長λ2よりも長い。 The distance measurement device may further include a third laser light source. The third laser light source outputs third pulsed light having a third wavelength λ3 that is different from the first wavelength λ1 of the first pulsed light and the second wavelength λ2 of the second pulsed light. For example, the second wavelength λ2 is longer than the first wavelength λ1, and the third wavelength λ3 is longer than the second wavelength λ2.
図9Aは第1パルス光の出力波形図であり、図9Bは第2パルス光の出力波形図であり、図9Cは第3パルス光の出力波形図である。図9A~図9Cにおいて、横軸は時間[秒]を、縦軸は出力[W]を表す。 Figure 9A is a diagram of the output waveform of the first pulsed light, Figure 9B is a diagram of the output waveform of the second pulsed light, and Figure 9C is a diagram of the output waveform of the third pulsed light. In Figures 9A to 9C, the horizontal axis represents time [seconds] and the vertical axis represents output [W].
第2レーザー光源12は、第2パルス光を、第1パルス光がオフの期間に出力し、第3レーザー光源も、第3パルス光を、第1パルス光がオフの期間に出力する。すなわち、第第2パルス光の位相と第3パルス光の位相は、第1パルス光の位相に対して逆位相である。 The second laser light source 12 outputs the second pulsed light during the period when the first pulsed light is off, and the third laser light source outputs the third pulsed light during the period when the first pulsed light is off. In other words, the phases of the second pulsed light and the third pulsed light are opposite in phase to the phase of the first pulsed light.
距離計測装置が水中に設置された際に、第3パルス光の水中での減衰率は、第1レーザー光源11からの第1パルス光の水中での減衰率よりも大きく、かつ第2レーザー光源12からの第2パルス光の水中での減衰率と異なる。例えば、第2パルス光の水中での減衰率は第1パルス光の水中での減衰率よりも大きく、第3パルス光の水中での減衰率は第2パルス光の水中での減衰率よりも大きい。第2パルス光のピーク出力は第1パルス光のピーク出力よりも低く、第3パルス光のピーク出力は第2パルス光のピーク出力よりも低い。 When the distance measurement device is placed underwater, the attenuation rate of the third pulsed light in water is greater than the attenuation rate of the first pulsed light from the first laser light source 11, and is different from the attenuation rate of the second pulsed light from the second laser light source 12. For example, the attenuation rate of the second pulsed light in water is greater than the attenuation rate of the first pulsed light in water, and the attenuation rate of the third pulsed light in water is greater than the attenuation rate of the second pulsed light in water. The peak output of the second pulsed light is lower than the peak output of the first pulsed light, and the peak output of the third pulsed light is lower than the peak output of the second pulsed light.
図1に示すダイクロイックミラー31、図2に示す合波用ビームスプリッタ35、または図3に示すファイバーカプラ36は、第1パルス光と、少なくとも第2パルス光と第3パルス光のいずれかと、を同じ光軸上に合波させる。上記実施形態では、第1パルス光と第2パルス光とを合波した例を示したが、第1パルス光と第3パルス光とを合波することもできる。さらには、第1パルス光、第2パルス光、及び第3パルス光を合波することもできる。 The dichroic mirror 31 shown in FIG. 1, the beam combining beam splitter 35 shown in FIG. 2, or the fiber coupler 36 shown in FIG. 3 combines the first pulse light and at least either the second pulse light or the third pulse light on the same optical axis. In the above embodiment, an example was shown in which the first pulse light and the second pulse light were combined, but the first pulse light and the third pulse light can also be combined. Furthermore, the first pulse light, the second pulse light, and the third pulse light can also be combined.
第1パルス光、第2パルス光、及び第3パルス光の合波光は、上記実施形態と同様に、測定対象100に照射され、測定対象100で拡散反射する。この第1反射光R1は第1受光素子21で光電変換され、光電変換された電気信号に対しては処理部50において上記実施形態と同様の信号処理が実行される。 As in the above embodiment, the combined light of the first pulsed light, second pulsed light, and third pulsed light is irradiated onto the measurement object 100 and is diffusely reflected by the measurement object 100. This first reflected light R1 is photoelectrically converted by the first light receiving element 21, and the photoelectrically converted electrical signal is subjected to signal processing in the processing unit 50 similar to that in the above embodiment.
図10Aは、距離計測装置から第1距離(近距離)に位置する測定対象で反射して、第1受光素子21に入力する第1反射光R1のエネルギーの波形図である。図10Aにおいて、横軸は時間[秒]を、縦軸はエネルギー[W]を表す。ここで、第1反射光R1は、図9Aに示す第1パルス光(実線)と、図9Bに示す第2パルス光(破線)と、図9Cに示す第3パルス光(1点鎖線)とが同じ光軸上で合波された合波光である。 Figure 10A is a waveform diagram of the energy of the first reflected light R1 that is reflected by a measurement target located at a first distance (short distance) from the distance measurement device and input to the first light receiving element 21. In Figure 10A, the horizontal axis represents time [seconds] and the vertical axis represents energy [W]. Here, the first reflected light R1 is a combined light obtained by combining the first pulsed light (solid line) shown in Figure 9A, the second pulsed light (dashed line) shown in Figure 9B, and the third pulsed light (dash-dotted line) shown in Figure 9C on the same optical axis.
第1受光素子21においては、図10Aに示す第1反射光R1を、第1パルス光と第2パルス光と第3パルス光との区別なく、図10Bに示すエネルギーとして検出する。図10Bにおいて、横軸は時間[秒]を、縦軸はエネルギー[W]を表す。 The first light receiving element 21 detects the first reflected light R1 shown in Figure 10A as the energy shown in Figure 10B, without distinguishing between the first pulsed light, the second pulsed light, and the third pulsed light. In Figure 10B, the horizontal axis represents time [seconds] and the vertical axis represents energy [W].
図11Aは、距離計測装置から、第1距離よりも長い第2距離(中距離)に位置する測定対象で反射して、第1受光素子21に入力する第1反射光R1のエネルギーの波形図である。図11Aにおいて、横軸は時間[秒]を、縦軸はエネルギー[W]を表す。第2距離は第1距離よりも長いため、第2距離に位置する測定対象で反射した第1反射光R1が第1受光素子21で検出されるまでの時間は、第1距離に位置する測定対象で反射した第1反射光R1が第1受光素子21で検出されるまでの時間よりも長くなる。 Figure 11A is a waveform diagram of the energy of the first reflected light R1 reflected from a distance measurement device by a measurement target located at a second distance (medium distance) longer than the first distance, and input to the first light receiving element 21. In Figure 11A, the horizontal axis represents time [seconds], and the vertical axis represents energy [W]. Because the second distance is longer than the first distance, the time it takes for the first reflected light R1 reflected by a measurement target located at the second distance to be detected by the first light receiving element 21 is longer than the time it takes for the first reflected light R1 reflected by a measurement target located at the first distance to be detected by the first light receiving element 21.
第2距離の計測においても、第1受光素子21は、図11Aに示す第1反射光R1を、第1パルス光と第2パルス光と第3パルス光との区別なく、図11Bに示すエネルギーとして検出する。図11Bにおいて、横軸は時間[秒]を、縦軸はエネルギー[W]を表す。第2距離は第1距離よりも長いため、図11Aに示す第1反射光R1は、図10Aに示す第1反射光R1よりも減衰して、第1受光素子21に入力する。 When measuring the second distance, the first light receiving element 21 also detects the first reflected light R1 shown in FIG. 11A as the energy shown in FIG. 11B, without distinguishing between the first pulse light, the second pulse light, and the third pulse light. In FIG. 11B, the horizontal axis represents time [seconds] and the vertical axis represents energy [W]. Because the second distance is longer than the first distance, the first reflected light R1 shown in FIG. 11A is more attenuated than the first reflected light R1 shown in FIG. 10A and enters the first light receiving element 21.
図12Aは、距離計測装置から、第2距離よりも長い第3距離(遠距離)に位置する測定対象で反射して、第1受光素子21に入力する第1反射光R1のエネルギーの波形図である。図12Aにおいて、横軸は時間[秒]を、縦軸はエネルギー[W]を表す。第3距離は第2距離よりも長いため、第3距離に位置する測定対象で反射した第1反射光R1が第1受光素子21で検出されるまでの時間は、第2距離に位置する測定対象で反射した第1反射光R1が第1受光素子21で検出されるまでの時間よりも長くなる。 Figure 12A is a waveform diagram of the energy of the first reflected light R1 reflected from a distance measurement device by a measurement target located at a third distance (long distance) longer than the second distance, and input to the first light receiving element 21. In Figure 12A, the horizontal axis represents time [seconds], and the vertical axis represents energy [W]. Because the third distance is longer than the second distance, the time it takes for the first reflected light R1 reflected by the measurement target located at the third distance to be detected by the first light receiving element 21 is longer than the time it takes for the first reflected light R1 reflected by the measurement target located at the second distance to be detected by the first light receiving element 21.
第3距離の計測においても、第1受光素子21は、図12Aに示す第1反射光R1を、第1パルス光と第2パルス光と第3パルス光との区別なく、図12Bに示すエネルギーとして検出する。図12Bにおいて、横軸は時間[秒]を、縦軸はエネルギー[W]を表す。第3距離は第2距離よりも長いため、図12Aに示す第1反射光R1は、図11Aに示す第1反射光R1よりも減衰して、第1受光素子21に入力する。図12Aには、第2パルス光及び第3パルス光が減衰して、第2パルス光及び第3パルス光のエネルギーレベルがほとんど0になった例を示す。 When measuring the third distance, the first light receiving element 21 also detects the first reflected light R1 shown in FIG. 12A as the energy shown in FIG. 12B, without distinguishing between the first pulsed light, the second pulsed light, and the third pulsed light. In FIG. 12B, the horizontal axis represents time [seconds] and the vertical axis represents energy [W]. Because the third distance is longer than the second distance, the first reflected light R1 shown in FIG. 12A is more attenuated than the first reflected light R1 shown in FIG. 11A and enters the first light receiving element 21. FIG. 12A shows an example in which the second pulsed light and the third pulsed light are attenuated, and the energy levels of the second pulsed light and the third pulsed light become almost zero.
第1受光素子21が検出したエネルギーからは、前述したように、処理部50のAC結合コンデンサ52において交流成分が取り出される。図10Cは、図10Bに示す検出エネルギーから取り出された交流成分(交流電圧)の波形図であり、図11Cは、図11Bに示す検出エネルギーから取り出された交流成分(交流電圧)の波形図であり、図12Cは、図12Bに示す検出エネルギーから取り出された交流成分(交流電圧)の波形図である。図10C、図11C、及び図12Cにおいて、横軸は時間[秒]を、縦軸は電圧[V]を表す。 As described above, an AC component is extracted from the energy detected by the first light-receiving element 21 in the AC coupling capacitor 52 of the processing unit 50. Figure 10C is a waveform diagram of the AC component (AC voltage) extracted from the detected energy shown in Figure 10B, Figure 11C is a waveform diagram of the AC component (AC voltage) extracted from the detected energy shown in Figure 11B, and Figure 12C is a waveform diagram of the AC component (AC voltage) extracted from the detected energy shown in Figure 12B. In Figures 10C, 11C, and 12C, the horizontal axis represents time [seconds] and the vertical axis represents voltage [V].
図10B、図11B、及び図12Bに示すように、測定対象との距離が近距離(第1距離)か、中距離(第2距離)か、遠距離(第3距離)かによって、第1受光素子21の検出エネルギーに大きな差があったとしても、処理部50における信号処理により、図10C、図11C、及び図12Cに示すように交流成分のレベル(電圧レベル)は大きな差がなくなり、電気回路の入力レンジ内での信号処理が可能となる。これにより、高い精度で計測可能な距離レンジを長くすることができる。 As shown in Figures 10B, 11B, and 12B, even if there is a large difference in the detected energy of the first light receiving element 21 depending on whether the distance to the measurement object is short (first distance), medium (second distance), or long (third distance), signal processing in the processing unit 50 eliminates large differences in the level of the AC component (voltage level), as shown in Figures 10C, 11C, and 12C, making it possible to process signals within the input range of the electrical circuit. This makes it possible to extend the distance range that can be measured with high accuracy.
前述した距離計測において、第1パルス光、第2パルス光、及び第3パルス光の合波光を用いた場合には、第1パルス光及び第2パルス光の合波光を用いた場合に比べて、図10B、図11B、及び図12Bに示す第1受光素子21の検出エネルギーにおけるハイレベルとローレベルの差を生じさせやすくできる。 In the distance measurement described above, when a combined light of the first pulse light, second pulse light, and third pulse light is used, it is easier to generate a difference between the high and low levels in the detected energy of the first light receiving element 21 shown in Figures 10B, 11B, and 12B compared to when a combined light of the first pulse light and second pulse light is used.
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。本発明の上述した実施形態を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての形態も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものである。 Embodiments of the present invention have been described above with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples. All forms that a person skilled in the art can implement by appropriately modifying the design based on the above-described embodiments of the present invention fall within the scope of the present invention, as long as they encompass the gist of the present invention. In addition, a person skilled in the art may come up with various modifications and alterations within the scope of the concept of the present invention, and these modifications and alterations also fall within the scope of the present invention.
11…第1レーザー光源、12…第2レーザー光源、30…光学系、21…第1受光素子、22…第2受光素子、31…ダイクロイックミラー、32…ビームスプリッタ、33…透過反射部材、35…合波用ビームスプリッタ、36…ファイバーカプラ、50…処理部、100…測定対象、P1…第1パルス光、P2…第2パルス光、P…合波光、R1…第1反射光、R2…第2反射光 11...First laser light source, 12...Second laser light source, 30...Optical system, 21...First light receiving element, 22...Second light receiving element, 31...Dichroic mirror, 32...Beam splitter, 33...Transmissive/reflective member, 35...Combining beam splitter, 36...Fiber coupler, 50...Processing unit, 100...Measurement object, P1...First pulsed light, P2...Second pulsed light, P...Combined light, R1...First reflected light, R2...Second reflected light
Claims (10)
第1波長の第1パルス光を出力する第1レーザー光源と、
前記第1波長とは異なる第2波長の第2パルス光を、前記第1パルス光がオフの期間に出力する第2レーザー光源と、
前記第1パルス光と前記第2パルス光とを同じ光軸上に合波して前記測定対象に照射する光学系と、
前記測定対象で反射し、前記第1パルス光と前記第2パルス光とが合波された第1反射光を受光し、光電変換する第1受光素子と、
前記第1受光素子からの信号が入力され、前記第1反射光のエネルギーのローレベルとハイレベルとの差に応じた電気信号を生成する処理部と、
を備え、
前記第2パルス光の前記水中での減衰率は、前記第1パルス光の前記水中での減衰率よりも大きく、
前記第2レーザー光源は、前記第1レーザー光源のピーク出力よりも低いピーク出力の前記第2パルス光を出力する距離計測装置。 A distance measurement device that measures a distance to a measurement object underwater,
a first laser light source that outputs a first pulsed light having a first wavelength;
a second laser light source that outputs a second pulsed light having a second wavelength different from the first wavelength during a period in which the first pulsed light is off;
an optical system that combines the first pulsed light and the second pulsed light on the same optical axis and irradiates the measurement object with the combined light;
a first light receiving element that receives first reflected light that is reflected by the object to be measured and is formed by combining the first pulsed light and the second pulsed light, and performs photoelectric conversion on the first reflected light;
a processing unit that receives a signal from the first light receiving element and generates an electrical signal corresponding to a difference between a low level and a high level of energy of the first reflected light;
Equipped with
an attenuation rate of the second pulsed light in the water is greater than an attenuation rate of the first pulsed light in the water,
A distance measurement device in which the second laser light source outputs the second pulsed light having a peak output lower than the peak output of the first laser light source .
前記第2波長は、500nm以上1600nm以下である請求項1または2に記載の距離計測装置。 the first wavelength is equal to or greater than 350 nm and equal to or less than 550 nm,
3. The distance measurement device according to claim 1 , wherein the second wavelength is not less than 500 nm and not more than 1600 nm.
前記第1レーザー光源と前記透過反射部材との間、および前記第2レーザー光源と前記透過反射部材との間に配置され、前記第1パルス光および前記第2パルス光を、前記透過反射部材に向かう透過光と、前記第2受光素子に向かう第2反射光とに分割するビームスプリッタと、
をさらに有する請求項4に記載の距離計測装置。 A second light receiving element;
a beam splitter disposed between the first laser light source and the transmission/reflection member and between the second laser light source and the transmission/reflection member, the beam splitter splitting the first pulsed light and the second pulsed light into a transmitted light directed toward the transmission/reflection member and a second reflected light directed toward the second light receiving element;
The distance measurement device according to claim 4 , further comprising:
前記第1受光素子からの電流信号を電圧信号に変換し、
前記電圧信号から直流成分を減衰させ、交流成分を取り出し、
前記交流成分のローレベルを0Vに調整した電圧を生成し、
前記電圧をデジタルデータに変換する請求項1~9のいずれか1つに記載の距離計測装置。 The processing unit
converting a current signal from the first light receiving element into a voltage signal;
Attenuating a DC component from the voltage signal and extracting an AC component;
generating a voltage in which the low level of the AC component is adjusted to 0 V;
10. The distance measurement device according to claim 1, wherein the voltage is converted into digital data.
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|---|---|---|---|---|
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| WO2017163386A1 (en) | 2016-03-24 | 2017-09-28 | 株式会社日立製作所 | Optical scanning device, imaging device, and tof type analyzer |
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