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公開番号2024048669
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-09
出願番号2022154714
出願日2022-09-28
発明の名称コントローラ及び光干渉測距センサ
出願人オムロン株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類G01B 11/00 20060101AFI20240402BHJP(測定;試験)
要約【課題】サンプリングのタイミングのずれを低減する。
【解決手段】計測対象物に光を照射する第1センサヘッド121及び第2センサヘッド122のそれぞれに、光ファイバケーブル130を介して接続されるコントローラ110であって、光源140と、第1主干渉信号を生成する第1主干渉計151と、第2主干渉信号を生成する第2主干渉計152と、副干渉信号を生成する副干渉計160と、を備え、コントローラ110は、第1補正信号を生成する第1補正信号生成部171と、第1光ファイバ131の光路長と第2光ファイバ132の光路長との光路長差に基づく遅延量を生成する遅延量生成部と、副干渉信号と遅延量とに基づいて、第2主干渉信号のサンプリング周期を補正する第2補正信号を生成する第2補正信号生成部172と、をさらに備える。
【選択図】図10
特許請求の範囲【請求項１】
計測対象物に光を照射する第１センサヘッド及び第２センサヘッドのそれぞれに、光ファイバケーブルを介して接続されるコントローラであって、
波長を変化させながら光を投光する光源と、
前記光源から投光された光が供給され、前記第１センサヘッドにより前記計測対象物に照射して反射される第１測定光と、前記第１測定光とは少なくとも一部異なる光路を辿る第１参照光とに基づく第１主干渉信号を生成する第１主干渉計と、
前記光源から投光された光が供給され、前記第２センサヘッドにより前記計測対象物に照射して反射される第２測定光と、前記第２測定光とは少なくとも一部異なる光路を辿る第２参照光とに基づく第２主干渉信号を生成する第２主干渉計と、
前記光源から投光された光が供給され、異なる光路を辿る２つの光に基づく副干渉信号を生成する副干渉計と、を備え、
前記光ファイバケーブルは、前記第１主干渉計に接続され、前記第１主干渉計からの光を前記第１センサヘッドに伝搬し、前記第１センサヘッドからの光を前記第１主干渉計に伝搬する第１光ファイバと、前記第２主干渉計に接続され、前記第２主干渉計からの光を前記第２センサヘッドに伝搬し、前記第２センサヘッドからの光を前記第２主干渉計に伝搬する第２光ファイバと、を含み、
前記第２光ファイバは、前記第１光ファイバの光路長と異なる光路長を有し、
前記コントローラは、
前記副干渉信号に基づいて、前記第１主干渉信号のサンプリング周期を補正する第１補正信号を生成する第１補正信号生成部と、
前記第１光ファイバの光路長と前記第２光ファイバの光路長との光路長差に基づく遅延量を生成する遅延量生成部と、
前記副干渉信号と前記遅延量とに基づいて、前記第２主干渉信号のサンプリング周期を補正する第２補正信号を生成する第２補正信号生成部と、をさらに備える、
コントローラ。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記遅延量生成部は、前記副干渉信号を伝搬し、前記光路長差に基づく光路長を有する第３光ファイバを含む、
請求項１に記載のコントローラ。
【請求項３】
前記遅延量生成部は、前記副干渉信号を電気信号に変換させた副干渉計信号において、時間軸方向に前記遅延量に応じた遅延を発生させて前記第２補正信号生成部に出力する遅延線を含む、
請求項１に記載のコントローラ。
【請求項４】
前記第２補正信号生成部は、副干渉信号を電気信号に変換させた副干渉計信号において、時間軸方向に前記遅延量に応じた遅延を発生させた信号に基づいて、前記第２補正信号であるパルス信号を生成する、
請求項１に記載のコントローラ。
【請求項５】
前記第２主干渉信号を電気信号に変換させた第２主干渉計信号を、前記第２補正信号に基づいてサンプリングしてデジタル信号に変換するＡＤ変換部をさらに備える、
請求項１に記載のコントローラ。
【請求項６】
前記遅延量は、前記光路長差による光の遅延時間との差の絶対値が、前記ＡＤ変換部における最小のサンプリング周期よりも小さくなるように設定される、
請求項５に記載のコントローラ。
【請求項７】
前記第１主干渉信号及び前記第２主干渉信号のうちの少なくとも１つと前記副干渉信号とに基づいて、前記計測対象物までの距離を計測する処理部をさらに備える、
請求項１に記載のコントローラ。
【請求項８】
コントローラと、該コントローラに接続される光ファイバケーブルとを含む光干渉測距センサであって、
前記コントローラは、
波長を変化させながら光を投光する光源と、
前記光源から投光された光が供給され、第１センサヘッドにより計測対象物に照射して反射される第１測定光と、前記第１測定光とは少なくとも一部異なる光路を辿る第１参照光とに基づく第１主干渉信号を生成する第１主干渉計と、
前記光源から投光された光が供給され、第２センサヘッドにより前記計測対象物に照射して反射される第２測定光と、前記第２測定光とは少なくとも一部異なる光路を辿る第２参照光とに基づく第２主干渉信号を生成する第２主干渉計と、
前記光源から投光された光が供給され、異なる光路を辿る２つの光に基づく副干渉信号を生成する副干渉計と、を備え、
前記光ファイバケーブルは、前記第１主干渉計に接続され、前記第１主干渉計からの光を前記第１センサヘッドに伝搬し、前記第１センサヘッドからの光を前記第１主干渉計に伝搬する第１光ファイバと、前記第２主干渉計に接続され、前記第２主干渉計からの光を前記第２センサヘッドに伝搬し、前記第２センサヘッドからの光を前記第２主干渉計に伝搬する第２光ファイバと、を含み、
前記第２光ファイバは、前記第１光ファイバの光路長と異なる光路長を有し、
前記コントローラは、
前記副干渉信号に基づいて、前記第１主干渉信号のサンプリング周期を補正する第１補正信号を生成する第１補正信号生成部と、
前記第１光ファイバの光路長と前記第２光ファイバの光路長との光路長差に基づく遅延量を生成する遅延量生成部と、
前記副干渉信号と前記遅延量とに基づいて、前記第２主干渉信号のサンプリング周期を補正する第２補正信号を生成する第２補正信号生成部と、をさらに備える、
光干渉測距センサ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、コントローラ及び光干渉測距センサに関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、非接触で計測対象物までの距離を計測する光測距センサが普及している。例えば、光測距センサとして、波長掃引光源から投光される光から、参照光と測定光とに基づく干渉光を生成し、当該干渉光に基づいて計測対象物までの距離を計測する光干渉測距センサが知られている。
【０００３】
従来、この種の光周波数領域反射測定装置として、掃引光源と、掃引光源の出力光の一部に所定の遅延時間差を与えて干渉させ補助干渉信号として出力する補助干渉計と、掃引光源の出力光の一部を被測定光ファイバに入力すると共に被測定光ファイバからの反射光と掃引光源の出力光の一部を干渉させ測定干渉信号として出力する測定干渉計と、補助干渉信号を用いて測定干渉信号に対して掃引光源の波長掃引の非線形を補正する線形化部と、線形化部の出力信号をフーリエ変換して周波数領域の信号を出力するフーリエ変換部と、を有する光周波数領域反射測定装置において、線形化部は各々異なる遅延時間を持つ複数の線形化部を有し、フーリエ変換部は複数の線形化部の出力信号に対してそれぞれ異なる重みをつけて加算しフーリエ変換された結果を出力する重み付き加算・フーリエ変換部を有するものが知られている（特許文献１参照）。この光周波数領域反射測定装置では、被測定光ファイバの広い範囲にわたり波長掃引の非線形を補正する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１７－１８１１１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、コントローラと複数のセンサヘッドとを備える光干渉測距センサにおいて、複数のセンサヘッドの間で、コントローラとセンサヘッドとを接続する光ファイバの長さを変えることで、異なる距離にある計測対象物に対応することが求められている。
【０００６】
しかしながら、主干渉計における各光ファイバの長さが異なる場合、主干渉計の信号と副干渉計の信号との間でサンプリングのタイミングにずれが生じ、両者の信号の干渉によって生成される信号は、信号強度（信号レベル）の低下を招くことがあった。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、サンプリングのタイミングのずれを低減することのできるコントローラ及び光干渉測距センサを提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の一態様に係るコントローラは、計測対象物に光を照射する第１センサヘッド及び第２センサヘッドのそれぞれに、光ファイバケーブルを介して接続されるコントローラであって、波長を変化させながら光を投光する光源と、光源から投光された光が供給され、第１センサヘッドにより計測対象物に照射して反射される第１測定光と、第１測定光とは少なくとも一部異なる光路を辿る第１参照光とに基づく第１主干渉信号を生成する第１主干渉計と、光源から投光された光が供給され、第２センサヘッドにより計測対象物に照射して反射される第２測定光と、第２測定光とは少なくとも一部異なる光路を辿る第２参照光とに基づく第２主干渉信号を生成する第２主干渉計と、光源から投光された光が供給され、異なる光路を辿る２つの光に基づく副干渉信号を生成する副干渉計と、を備え、光ファイバケーブルは、第１主干渉計に接続され、第１主干渉計からの光を第１センサヘッドに伝搬し、第１センサヘッドからの光を第１主干渉計に伝搬する第１光ファイバと、第２主干渉計に接続され、第２主干渉計からの光を第２センサヘッドに伝搬し、第２センサヘッドからの光を第２主干渉計に伝搬する第２光ファイバと、を含み、第２光ファイバは、第１光ファイバの光路長と異なる光路長を有し、コントローラは、副干渉信号に基づいて、第１主干渉信号のサンプリング周期を補正する第１補正信号を生成する第１補正信号生成部と、第１光ファイバの光路長と第２光ファイバの光路長との光路長差に基づく遅延量を生成する遅延量生成部と、副干渉信号と遅延量とに基づいて、第２主干渉信号のサンプリング周期を補正する第２補正信号を生成する第２補正信号生成部と、をさらに備える。
【０００９】
この態様によれば、第１光ファイバの光路長と第２光ファイバの光路長との光路長差に基づく遅延量が生成され、副干渉信号と遅延量とに基づいて、第２主干渉信号のサンプリング周期を補正する第２補正信号が生成される。これにより、第２主干渉信号において、第１光ファイバの光路長と第２光ファイバの光路長との光路長差に応じた遅延を発生させることが可能となる。従って、第２主干渉信号をサンプリングする際のタイミングのずれを低減し、サンプリングされたデジタル信号の信号強度の低下を抑制することができる。
【００１０】
上記態様において、遅延量生成部は、副干渉信号を伝搬し、光路長差に基づく光路長を有する第３光ファイバを含んでいてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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