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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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