[发明专利]测量装置和测量方法

说明书

测量装置(100)包括激光器装置(111)、将激光束分成参考光和测量光的分支部(120)、将测量光会聚到待测量对象(10)上的会聚部(140)、调节会聚部(140)会聚测量光的焦点位置的控制部(160)，以及距离计算部(117)，该距离计算部基于参考光和测量光之间的光程差来计算距待测量对象(10)的距离，其中，会聚部(140)包括第一透镜(141)和对应性计算部(145)，该对应性计算部基于第一透镜(141)的位置和距待测量对象(10)的距离来计算会聚部(140)的焦点位置和第一透镜(141)的位置之间的对应性。

技术领域

本发明涉及一种测量装置和测量方法。

背景技术

已知一种测量装置，该测量装置用于基于从将光照射到待测量对象到接收从待测量对象反射的光的时间来测量距待测量对象的距离。另外，作为这样的测量装置的光源，已知一种频移反馈激光器(FSFL)，其在谐振器中设置有移频器并输出多个纵模激光，所述多个纵模激光随着时间经过而其振荡频率线性变化。此外，使用这种FSFL的光学测距仪是已知的(例如，参见专利文献1：日本专利号3583906，非专利文献1：Takefumi Hara,“DistanceSensing by FSF Laser and Its Application,”Optonews,Vol.7,No.3,2012,pp.25-31and 2，以及非专利文献2：Takefumi Hara et al.,Ultra-high-precision opticalmeasurement technology by frequency shift feedback laser,applied physics,Vol.74,No.6,2005)。

发明内容

本发明要解决的问题

在这种测量装置中，可以使用将测量光聚焦到待测量对象的一部分上的会聚器透镜来提高反射光的利用效率。在这种情况下，如果会聚器透镜的焦点位置与待测量对象的一部分匹配，则反射光的接收光强增加。另一方面，例如，如果会聚器透镜的焦点位置由于待测量对象的移动、待测量对象的几何形状等而偏差待测量对象，则反射光的接收光强根据偏差量而减小。因此，必须使用自动聚焦操作等来调节光学系统，以便减少会聚器透镜的焦点位置的偏差的影响。

鉴于这些方面做出了本发明，并且本发明的目的是要快速调节光学系统，以便提高在诸如光学测距仪的测量装置中接收反射光的效率。

解决该问题的手段

本发明的第一方面提供了一种测量装置，包括输出激光束的激光器装置；分支部，将激光束分成：(i)参考光，其是激光束的一部分，用于照射到参考表面，和(ii)测量光，其是激光束的剩余部分的至少一部分，用于照射到待测量对象；会聚部，将测量光会聚到待测量对象上；控制部，调节会聚部会聚光的焦点位置；距离计算部，基于由参考表面反射的参考光和由待测量对象反射的测量光之间的光程差计算距待测量对象的距离，其中所述会聚部包括测量光进入其中的第一透镜、在光轴方向上移动第一透镜的移动部、检测第一透镜的位置的位置检测部、将从第一透镜发射的测量光向待测量对象照射的第二透镜；对应性计算部，其在所述会聚部聚焦在所述待测量对象上时，基于所述第一透镜的位置和由所述距离计算部计算的距所述待测量对象的距离来计算所述会聚部的焦点位置和所述第一透镜的位置之间的对应性，其中，所述控制部控制所述移动部并移动所述第一透镜，以调节所述第二透镜会聚所述测量光的焦点位置。

对应性计算部可以在会聚部分别聚焦在待测量对象上的第一位置和第二位置时，基于第一透镜的位置之间的差和距离计算部计算的距离之间的差来计算对应性。

控制部可以使第一透镜移动，以满足由对应性计算部计算出的以下等式的关系式，其中，f₁是第一透镜的焦距，f₂是第二透镜的焦距，d是第一透镜和第二透镜的透镜间距离，z是从第二透镜到会聚部会聚光的焦点的会聚距离