激光雷达装置制造方法及图纸

激光雷达装置(1)具有：基准光源(10)，其对分别具有彼此不同的多个波长的多个激光进行合波，生成基准光；光分配器(21)，其将所述基准光分解成发送光和参照光；光调制器(22)，其对所述发送光进行调制，生成调制发送光；光发送接收部(23)，其向外部空间放射所述调制发送光，接收被目标散射或漫射的光；光合波器(26)，其对所述参照光和接收光进行合波，生成光拍信号；光检测电路(27)，其对所述光拍信号进行光电转换，生成接收信号；以及信号处理电路(31)，其根据所述接收信号计算与所述目标有关的计测值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】激光雷达装置
本专利技术涉及一种激光雷达技术，通过计测被接受激光照射的目标散射或反射的光，检测该目标的速度等信息。
技术介绍
激光雷达装置向外部空间放射激光，接收被目标散射或反射的光，计测该接收光，由此，能够检测该目标的速度或与该目标之间的距离这样的信息。例如公知有如下的激光雷达技术：从气溶胶(由大气中浮游的液体或固体构成的微粒子)、云粒子或大气分子等目标接收散射光，计测该接收光，由此检测风速等观测值。此外，还公知有如下的激光雷达技术：接收被构造物、地形物或移动体等目标反射的漫射光，计测该接收光，由此检测与该目标之间的距离。在专利文献1中公开有对通过光外差检波得到的接收信号进行信号处理来检测风速的激光雷达装置(以下称作“现有的激光雷达装置”)。该现有的激光雷达装置具有输出单一频率的CW光的激光光源、将该CW光分配成发送用的第1光和参照用的第2光的光分配器、对该第1光实施脉冲调制的脉冲调制器、对该第2光进行频移而生成参照光的移频器、以及向大气中放射脉冲调制器的输出光并从大气中接收散射光作为接收光的发送接收光学系统。现有的激光雷达装置还具有对接收光和参照光进行合波的光耦合器、将该光耦合器的输出光转换成电信号的光接收机、将该电信号转换成数字形式的接收信号的A/D转换器、以及对该接收信号实施信号处理并检测视线方向的风速的信号处理部。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2009-162678号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题在上述现有的激光雷达装置中，当使用输出谱线宽度较窄的激光的激光光源时，产生被目标的表面反射的漫射光的干涉，产生斑点(speckle)噪声。在激光雷达装置的情况下，斑点噪声使接收光的振幅变动，存在使接收信号的信噪比(Signal-to-NoiseRatio：SNR)劣化这样的课题。鉴于上述情况，本专利技术的目的在于，提供能够抑制斑点噪声的产生并提高接收信号的信噪比的激光雷达装置。用于解决课题的手段本专利技术的一个方式的激光雷达装置的特征在于，该激光雷达装置具有：基准光源，其对分别具有彼此不同的多个波长的多个激光进行合波，生成基准光；光分配器，其将所述基准光分解成发送光和参照光；光调制器，其对所述发送光进行调制，生成调制发送光；光发送接收部，其向外部空间放射所述调制发送光，接收被所述外部空间内的目标散射或漫射的光；光合波器，其对所述参照光和由所述光发送接收部接收到的光进行合波，生成光拍信号；光检测电路，其对所述光拍信号进行光电转换，生成接收信号；以及信号处理电路，所述信号处理电路包含：频率分析器，其以预定的频率分辨率对所述接收信号实施频率分析，计算所述接收信号的谱；以及计测值计算部，其根据该计算出的谱计算与所述目标有关的计测值，所述多个波长被设定成，在所述接收信号的谱中与所述多个波长分别对应地出现的多个峰值间的频率差为所述频率分辨率以下。专利技术效果根据本专利技术，能够抑制斑点噪声的产生并提高接收信号的信噪比。附图说明[图1]是示出本专利技术的实施方式1的激光雷达装置的概略结构的框图。[图2]是概略地示出实施方式1的信号处理电路的结构例的框图。[图3]是概略地示出实施方式1的信号处理电路的硬件结构例的框图。[图4]是示意地示出在目标上反射的漫射光的状态的图。[图5]图5A～图5E是示出发送光、接收光、接收信号(外差检波信号)、接收谱和校正谱的例子的曲线图。[图6]是示出多普勒频移谱成分的例子的曲线图。[图7]是示出多普勒频移谱成分的另一个例子的曲线图。[图8]是示出实施方式1的发送光、接收光、接收信号(外差检波信号)、包络线检波信号和边缘检测信号的例子的曲线图。[图9]是概略地示出本专利技术的实施方式2的激光雷达装置的结构例的图。[图10]是概略地示出实施方式2的信号处理电路的结构例的框图。[图11]是示出实施方式2的带通滤波器的通过频带和遮断频带的例子的曲线图。[图12]是概略地示出本专利技术的实施方式3的激光雷达装置的结构例的图。[图13]是概略地示出实施方式3的信号处理电路的结构例的框图。[图14]图14A和图14B是示出多普勒频移谱成分的例子的曲线图。[图15]是概略地示出本专利技术的实施方式4的激光雷达装置的结构例的图。[图16]是概略地示出实施方式4的信号处理电路的结构例的框图。具体实施方式下面，参照附图对本专利技术的各种实施方式进行详细说明。另外，全体附图中标注有相同标号的结构要素具有相同结构和相同功能。实施方式1图1是示出本专利技术的实施方式1的激光雷达装置1的概略结构的图。如图1所示，激光雷达装置1构成为具有：多波长基准光源10(以下简称作“基准光源10”)，其对具有彼此不同的波长的多个激光进行合波，生成基准光；光分配器21，其将从基准光源10输入的基准光分配成发送光和参照光；光调制器22，其对该发送光实施频率调制和振幅调制，生成调制发送光；光发送接收部23，其在朝向外部空间内的特定的视线方向放射该调制发送光后，接收被目标散射或漫射的光；光合波器26，其对该接收光和该参照光进行合波，生成光拍信号；光检测电路27，其对该光拍信号进行光电转换，生成模拟接收信号(外差检波信号)，并且将该模拟接收信号A/D转换成数字接收信号；以及信号处理电路31，其根据该数字接收信号计算与目标有关的计测值。另外，通过光合波器26和光检测电路27构成光外差检波器(opticalheterodynedetector)。基准光源10和光分配器21经由光传输路径C0而彼此光学耦合，光分配器21和光调制器22经由光传输路径C1而彼此光学耦合，光分配器21和光合波器26经由光传输路径C2而彼此光学耦合，光调制器22和光发送接收部23经由光传输路径C3而彼此光学耦合，光发送接收部23和光合波器26经由光传输路径C5而彼此光学耦合，光合波器26和光检测电路27经由光传输路径C6、C7而彼此光学耦合。例如，这些光传输路径C0～C3、C5～C7能够由光纤缆线构成。如图1所示，基准光源10包含激光光源11、12、光合波器13、会聚光学系统14和光连接部15。激光光源11、12是输出谱线宽度(以下称作“线宽度”)较窄的激光的光振荡器。激光光源11、12例如构成为分别输出大约100MHz以下的窄线宽度的激光束即可。这些激光束是偏振方向保持在固定方向的线偏振光。该情况下，以使这些激光间的频率差为100MHz以上的方式进行选择。这些激光光源11、12能够由半导体激光器或固体激光器构成。此外，基准光源10不限于图1所示的结构。例如，也可以使用能够同时生成多个波长的光的波长可变组件(IntegrableTunableLaserAssembly：ITLA)或光梳光源。此外，激光光源11、12分别不需要由输出单一波长的光的单一的光振荡器构成。也可以通过同时输出规定的波长宽度内包含的多个波长的光的多个光振本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光雷达装置，其特征在于，该激光雷达装置具有：/n基准光源，其对分别具有彼此不同的多个波长的多个激光进行合波，生成基准光；/n光分配器，其将所述基准光分解成发送光和参照光；/n光调制器，其对所述发送光进行调制，生成调制发送光；/n光发送接收部，其向外部空间放射所述调制发送光，接收被所述外部空间内的目标散射或漫射的光；/n光合波器，其对所述参照光和由所述光发送接收部接收到的光进行合波，生成光拍信号；/n光检测电路，其对所述光拍信号进行光电转换，生成接收信号；以及/n信号处理电路，/n所述信号处理电路包含：/n频率分析器，其以预定的频率分辨率对所述接收信号实施频率分析，计算所述接收信号的谱；以及/n计测值计算部，其根据该计算出的谱计算与所述目标有关的计测值，/n所述多个波长被设定成，在所述接收信号的谱中与所述多个波长分别对应地出现的多个峰值间的频率差为所述频率分辨率以下。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种激光雷达装置，其特征在于，该激光雷达装置具有：
基准光源，其对分别具有彼此不同的多个波长的多个激光进行合波，生成基准光；
光分配器，其将所述基准光分解成发送光和参照光；
光调制器，其对所述发送光进行调制，生成调制发送光；
光发送接收部，其向外部空间放射所述调制发送光，接收被所述外部空间内的目标散射或漫射的光；
光合波器，其对所述参照光和由所述光发送接收部接收到的光进行合波，生成光拍信号；
光检测电路，其对所述光拍信号进行光电转换，生成接收信号；以及
信号处理电路，
所述信号处理电路包含：
频率分析器，其以预定的频率分辨率对所述接收信号实施频率分析，计算所述接收信号的谱；以及
计测值计算部，其根据该计算出的谱计算与所述目标有关的计测值，
所述多个波长被设定成，在所述接收信号的谱中与所述多个波长分别对应地出现的多个峰值间的频率差为所述频率分辨率以下。


2.根据权利要求1所述的激光雷达装置，其特征在于，
所述计测值计算部在预定的速度计测范围内计算所述目标的相对速度作为所述计测值，
在所述速度计测范围内的速度的绝对值的最大值用Vmax表示，所述多个波长中的最大波长用λmax表示，所述多个波长中的最小波长用λmin表示，所述频率分辨率用Δf表示时，所述多个波长被设定成满足以下的关系式，
Δf>2×Vmax×(1/λmin-1/λmax)。


3.根据权利要求1或2所述的激光雷达装置，其特征在于，
所述多个激光各自的谱线宽度为100MHz以下。


4.一种激光雷达装置，其特征在于，该激光雷达装置具有：
基准光源，其对分别具有彼此不同的多个波长的多个激光进行合波，生成基准光；
光分配器，其将所述基准光分解成发送光和参照光；
光调制器，其对所述发送光进行调制，生成调制发送光；
光发送接收部，其向外部空间放射所述调制发送光，接收被所述外部空间内的目标散射或漫射的光；
光合波器，其对所述参照光和由所述光发送接收部接收到的光进行合波，生成光拍信号；
光检测电路，其对所述光拍信号进行光电转换，生成接收信号；以及
信号处理电路，
所述信号处理电路包含：
频率分析器，其对所述接收信号实施频率分析，计算所述接收信号的谱；以及
计测值计算部，其检测在所述谱中与所述多个波长分别对应地出现的多个峰值，根据该检测到的多个峰值计算所述目标的多个相对速度成分，
所述计测值计算部对所述多个相对速度成分进行平均，由此计算该目标的相对速度。


5.根据权利要求4所述的激光雷达装置，其特征在于，
所述光检测电路或所述信号处理电路中的任意一方包含对所述接收信号的频带进行限制的...

【专利技术属性】
技术研发人员：今城胜治，柳泽隆行，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP