光波測距儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及照射測量光來測量距測量對象物的距離的光波測距儀。
【背景技術(shù)】
[0002]已知一種光波測距儀，其照射作為測量光的測量脈沖光后，根據(jù)該測量光(測量脈沖光)作為反射脈沖光(反射光)返回的往返時間來測量距測量對象物的距離(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。該光波測距儀通過向測量對象物照射測量脈沖光，并由受光元件接收測量脈沖光(測量光)被測量對象物漫反射后的反射脈沖光(反射光)，從而根據(jù)測量脈沖光和反射脈沖光而求取測量光的往返時間。在光波測距儀中，從提高距離測量的精度的觀點出發(fā)，為了恰當(dāng)?shù)厍笕⊥禃r間，優(yōu)選為所獲得的反射脈沖光的波形與測量脈沖光的波形相同。因此，在光波測距儀中，考慮到使用即使傳送距離變長也能防止波形變化的漸變型多模光纖(以下也稱作“GI光纖”)，從而將受光光學(xué)系所接收的反射脈沖光傳送到受光元件并使該受光元件受光。
[0003]〔專利文獻(xiàn)〕
[0004]〔專利文獻(xiàn)1〕特開2013— 11558號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005](發(fā)明要解決的問題)
[0006]然而，在上述光波測距儀中，例如在將像反射棱鏡那樣的、產(chǎn)生非常大的光量的反射脈沖光(反射光)的部件作為測量對象物的情況下，該反射脈沖光也經(jīng)由GI光纖在維持著波形的狀態(tài)下由受光元件受光。因此，在光波測距儀中，存在這樣的問題:從受光元件輸出的與該反射脈沖光對應(yīng)的受光信號發(fā)生劣化，因而不能恰當(dāng)?shù)厍笕⊥禃r間，且不能恰當(dāng)?shù)販y量距測量對象物的距離。
[0007]本發(fā)明鑒于上述問題而提出，其目的在于提供一種光波測距儀，即使是非常大的光量的反射光，也能夠在恰當(dāng)?shù)貞?yīng)對該反射光的同時高精度地測量距測量對象物的距離。
[0008](解決問題的措施)
[0009]為了解決上述問題，本發(fā)明的光波測距儀是一種向測量對象物照射測量光，并由受光元件接收由上述測量對象物所反射的上述測量光，并根據(jù)上述測量光至上述測量對象物的往返時間來測量距上述測量對象物的距離，其特征在于，包括:受光光學(xué)系，接收由上述測量對象物所反射的上述測量光并集光；傳播光路部，向上述受光元件傳播由上述受光光學(xué)系所集光的上述測量光，上述傳播光路部由漸變型多模光纖與突變型多模光纖組合而構(gòu)成。
[0010]在上述傳播光路部中，上述漸變型多模光纖形成有從上述受光光學(xué)系入射的入射端面，上述突變型多模光纖形成有向上述受光元件射出的出射端面。
[0011]在上述傳播光路部中，上述突變型多模光纖的長度尺寸的下限為約50mm。
[0012]上述傳播光路部為了使由上述受光光學(xué)系所接收的上述測量光抵達(dá)上述受光元件的時間延遲而形成用于使從上述受光光學(xué)系至上述受光元件的光路長度延長的測距光路延長部。
[0013]另外，還可以還具備內(nèi)部參照光路，其將上述測量光向上述受光元件引導(dǎo)而不向上述測量對象物照射。
[0014](發(fā)明的效果)
[0015]根據(jù)本發(fā)明的光波測距儀，即使是非常大的光量的反射光，也能夠在恰當(dāng)?shù)貞?yīng)對的同時高精度地測量距測量對象物的距離。
[0016]在上述傳播光路部中，在具有上述漸變型多模光纖形成從上述受光光學(xué)系入射的入射端面，而上述突變型多模光纖形成向上述受光元件射出的出射端面的結(jié)構(gòu)時，能夠在提高距離測量的精度的同時防止從受光元件輸出的受光信號的劣化。
[0017]在上述傳播光路部中，如果采用將上述突變型多模光纖的長度尺寸的下限設(shè)為約50_的結(jié)構(gòu)，則無論測量對象物的種類如何，均能夠防止從受光元件輸出的受光信號的劣化。
[0018]在上述傳播光路部中，在采用為了延遲上述受光光學(xué)系接收的上述測量光抵達(dá)上述受光元件的時間而形成用于使從上述受光光學(xué)系至上述受光元件的光路長度延長的測距光路延長部的結(jié)構(gòu)時，能夠在防止由受光光學(xué)系所接收的測量光的光量減少、波形失真的同時，恰當(dāng)?shù)匮舆t抵達(dá)受光元件的時間，所以能夠更恰當(dāng)?shù)販y量距測量對象物的距離。
[0019]另外，如果采用具備使上述測量光不向上述測量對象物照射而向上述受光元件引導(dǎo)的內(nèi)部參照光路的結(jié)構(gòu)，則能夠更恰當(dāng)?shù)販y量距測量對象物的距離。
【附圖說明】
[0020]圖1是示意性地表示作為本發(fā)明涉及的光波測距儀的一例的實施例的光波測距儀10的結(jié)構(gòu)的說明圖。
[0021]圖2是用于說明在光波測距儀10中使用的測距光路延長部21的結(jié)構(gòu)的說明圖。
[0022]圖3是用于說明在測距光路延長部21中使用的GI光纖26的光學(xué)特性的說明圖。
[0023]圖4是表示為了說明GI光纖26的光學(xué)特性的入射信號Si和出射信號Sel的曲線圖，縱軸表不光量，橫軸表不時間。
[0024]圖5是用于說明在測距光路延長部21中使用的SI光纖27的光學(xué)特性的說明圖。
[0025]圖6是表示為了說明SI光纖27的光學(xué)特性的入射信號Si和出射信號Se2的曲線圖，縱軸表不光量，橫軸表不時間。
[0026]圖7是示意性地表示實驗裝置50的結(jié)構(gòu)的說明圖。
[0027]圖8是表示針對結(jié)構(gòu)1和結(jié)構(gòu)2的、由實驗裝置50的攝像裝置61所拍攝的結(jié)果的說明圖，左圖表示結(jié)構(gòu)1的拍攝結(jié)果，右圖表示結(jié)構(gòu)2的拍攝結(jié)果。
[0028]圖9是表示針對結(jié)構(gòu)1和結(jié)構(gòu)3的、由實驗裝置50的攝像裝置61所拍攝的結(jié)果的說明圖，左圖表示結(jié)構(gòu)1的拍攝結(jié)果，右圖表示結(jié)構(gòu)3的拍攝結(jié)果。
[0029]圖10是表示針對結(jié)構(gòu)1、結(jié)構(gòu)4?結(jié)構(gòu)6在準(zhǔn)直了中心位置的狀態(tài)下，由實驗裝置50的攝像裝置61所拍攝的結(jié)果的說明圖，從上按順序表示結(jié)構(gòu)1的拍攝結(jié)果、結(jié)構(gòu)4的拍攝結(jié)果、結(jié)構(gòu)5的拍攝結(jié)果、結(jié)構(gòu)6的拍攝結(jié)果。
[0030]圖11是表示針對結(jié)構(gòu)1、結(jié)構(gòu)4?結(jié)構(gòu)6在偏離了準(zhǔn)直位置且光量變成最大狀態(tài)下，由實驗裝置50的攝像裝置61所拍攝的結(jié)果的說明圖，從上按順序表示結(jié)構(gòu)1的拍攝結(jié)果、結(jié)構(gòu)4的拍攝結(jié)果、結(jié)構(gòu)5的拍攝結(jié)果、結(jié)構(gòu)6的拍攝結(jié)果。
[0031]圖12是示意性表示下限驗證裝置70的結(jié)構(gòu)的說明圖。
[0032]圖13是表示在下限驗證裝置70中一邊使SI光纖74的長度尺寸變化、一邊用攝像裝置76所拍攝的結(jié)果的說明圖，從上按順序表示SI光纖74的長度尺寸分別為500mm、400mm、300mm時的拍攝結(jié)果。
[0033]圖14是表示在下限驗證裝置70中一邊使SI光纖74的長度尺寸變化、一邊用攝像裝置76所拍攝的結(jié)果的說明圖，從上按順序表示SI光纖74的長度尺寸分別為200mm、100mm、50mm時的拍攝結(jié)果。
[0034]圖15是表示在下限驗證裝置70中一邊使SI光纖74的長度尺寸變化、一邊用攝像裝置76所拍攝的結(jié)果的說明圖，從上按順序表示SI光纖74的長度尺寸分別為40mm、30mm、20mm時的拍攝結(jié)果。
【具體實施方式】
[0035]下文，參照附圖對本發(fā)明涉及的光波測距儀的實施方式進(jìn)行說明。
[0036]〔實施例〕
[0037]首先，對作為本發(fā)明涉及的光波測距儀的一例的光波測距儀10的概略結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。如圖1所示，該光波測距儀10向測量對象物11照射作為測量光的測量脈沖光Pm，并接收反射脈沖光Pr，該反射脈沖光Pr為上述測量脈沖光Pm(測量光)由測量對象物11所漫反射的、測量光的反射光。據(jù)此，光波測距儀10根據(jù)測量光至測量對象物11的往返時間、也就是根據(jù)從照射測量脈沖光Pm起至接收反射脈沖光Pr為止的時間來測量距測量對象物11的距離。該測量對象物11是根據(jù)使用光波測距儀10的場合而變化，例如，如果在室內(nèi)，就是家具、室內(nèi)設(shè)備等，如果是室外，就是建筑物、隧道等的構(gòu)造物、樹木、地形等。
[0038]該光波測距儀10是將光學(xué)部12和測量部13收容在省略圖示的框體內(nèi)而構(gòu)成的。該光學(xué)部12照射作為測量光的測量脈沖光Pm，并接收(獲得)作為由測量對象物11所漫反射的測量光的反射光的反射脈沖光Pr。測量部13使用從光學(xué)部12照射的測量脈沖光Pm和由光學(xué)部12所獲得的反射脈沖光Pr來求取測量光的往返時間而測量距測量對象物11的時間。該光學(xué)部12具備脈沖發(fā)光光源14、光源驅(qū)動部15、光路分割部16、照射光學(xué)系17、內(nèi)部參照光路18、受光光學(xué)系19、測距光路延長部21、光路結(jié)合部22和受光元件23。
[0039]該脈沖發(fā)光光源14是射出用于測量距測量對象物11的距離的測量光的光源，在本實施例中射出激光光線的脈沖光。該脈沖發(fā)光光源14通過接收來自光源驅(qū)動部15的驅(qū)動信號并脈沖發(fā)光激光光線而射出脈沖光(測量光)。該光源驅(qū)動部15像后述那樣由來自測量部13的脈沖發(fā)光信號驅(qū)動而從脈沖發(fā)光光源14射出脈沖寬度短且光量大(短脈沖且高峰值)的脈沖光(測量光)。在本實施例中，作為一例，將從脈沖發(fā)光光源14射出的脈沖光(測量光)的脈沖寬度設(shè)為lnsec。在來自該脈沖發(fā)光光源14的脈沖光(測量光)的出射方向上設(shè)置有光路分割部16。
[0040]該光路分割部16使從脈沖發(fā)光光源14射出的脈沖光(測量光)的一部分朝向照射光學(xué)系17行進(jìn)，并使脈沖光的另一部分向內(nèi)部參照光路18行進(jìn)。也就是說，光路分割部16將來自脈沖發(fā)光光源14的光路向照射光學(xué)系17和內(nèi)部參照光路18分支。如下文所述那樣，向該照射光學(xué)系17行進(jìn)的脈沖光(測量光)成為照射測量對象物11的測量光Pm，向內(nèi)部參照光路18行進(jìn)的脈沖光(測量光)成為作為內(nèi)部參照光的內(nèi)部參照脈沖光Pi。因此，光路分割部16是將一束脈沖光(測量光)分割成測量光Pm和內(nèi)部參照脈沖光Pi的部件，并作為將該脈沖光(測量光)向照射光學(xué)系17和內(nèi)部參照光路18引導(dǎo)的脈沖光引導(dǎo)部來發(fā)揮功能。該光路分割部16能夠使用例如分束器(beam splitter)等的光學(xué)部件來形成。
[0041]照射光學(xué)系17形成用于將從脈沖發(fā)光光源14射出并被光路分割部16所分割的一個脈沖光(測量光)作為測量光Pm而向測量對象物11照射的光路。該照射光學(xué)系17使用用于將測量光Pm成形為規(guī)定的形狀的、例如平行光束(collimate，準(zhǔn)直)等的至少一個光學(xué)部件而構(gòu)成，為了使用該成形的測量脈沖光Pm掃描，該測量脈沖光Pm的出射光軸能夠二維變化(偏轉(zhuǎn))。該出射光軸的二維的變化(偏轉(zhuǎn))可以通過使照射光