(57)【要約】    【課題】  高精度で安定した測定が可能であり、発光素子駆動回路を省略し、回路構成を簡略化すると共に回路からのノイズの発生を抑制し、測定精度、信頼性を向上させる距離測定装置を提供する。    【解決手段】  レーザ光線として光周波数コムを発生するレーザ装置２１と、該レーザ装置からのレーザ光線を基準光３６と測距光３１に分割する分割手段２３と、前記基準光を受光して多数のビート信号を出力する基準受光部３７と、前記測距光を受光して多数のビート信号を出力する測定受光部２７と、該測定受光部から少なくとも１つのビート信号を取出す第１電気的フィルタ３４と、前記基準受光部から少なくとも１つのビート信号を取出す第２電気的フィルタ３８とを有し、前記第１電気的フィルタから出力されるビート信号を基に得られる位相と前記第２電気的フィルタから出力されるビート信号を基に得られる位相とに基づき位相差を求め、該位相差に基づいて距離を測定する。    【選択図】          図２
2006184181.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光線として光周波数コムを発生するレーザ装置と、該レーザ装置からのレーザ光線を基準光と測距光に分割する分割手段と、前記基準光を受光して多数のビート信号を出力する基準受光部と、前記測距光を受光して多数のビート信号を出力する測定受光部と、該測定受光部から少なくとも１つのビート信号を取出す第１電気的フィルタと、前記基準受光部から少なくとも１つのビート信号を取出す第２電気的フィルタとを有し、前記第１電気的フィルタから出力されるビート信号を基に得られる位相と前記第２電気的フィルタから出力されるビート信号を基に得られる位相とに基づき位相差を求め、該位相差に基づいて距離を測定することを特徴とする距離測定装置。
【請求項２】
第３電気的フィルタを更に有し、該第３電気的フィルタ及び前記第２電気的フィルタに前記基準受光部からのビート信号がそれぞれ入力され、前記第３電気的フィルタの選択するビート信号は前記第１電気的フィルタの選択するビート信号と僅かに差があり、前記第１電気的フィルタと第３電気的フィルタが選択するビート信号からセルフビート信号を生成し、前記第２電気的フィルタは前記セルフビート信号と同じ周波数のビート信号を選択し、前記セルフビート信号と選択したビート信号との位相差に基づいて距離を測定する請求項１の距離測定装置。
【請求項３】
前記レーザ装置に共振器長を変化させる共振器長変更手段を設け、発振周波数を変化させることで測定距離を変える請求項１の距離測定装置。
【請求項４】
前記共振器長変更手段によるレーザ装置の発振周波数に応じた電気的フィルタを備えた請求項３の距離測定装置。
【請求項５】
前記第１電気的フィルタ、前記第２電気的フィルタは同一の周波数のビート信号を選択し、選択されたビート信号と周波数が僅かに異なる周波数信号を発する発振器を有し、前記ビート信号と周波数信号を基にそれぞれビート信号を取出す第１ミキサ、第２ミキサを有し、該第１ミキサと第２ミキサのビート信号の位相差に基づいて距離を測定する請求項１の距離測定装置。
【請求項６】
前記発振器の替りに、前記選択されたビート信号と周波数が僅かに異なる周波数を前記基準受光部から取出す第５フィルタを設けた請求項５の距離測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光周波数コムを用いた距離測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
距離測定装置として、レーザ光線を測定対象物に照射し、該測定対象物からの反射光を用いて測定対象物迄の距離を測定する光波距離測定装置がある。
【０００３】
従来、光波距離測定装置では、一定周波数で測距光を強度変調して射出し、測定対象物で反射された反射測距光を受光し、受光された該反射測距光と、測距光又は距離測定装置内部に形成された参照用光路を通過して受光された光(以下、参照光と言う)とを比較し、反射測距光と参照光との強度変調の位相差から距離を測定している。
【０００４】
測距光と反射測距光から距離を測定した場合には距離測定装置内部の検出回路のドリフト等が測定誤差となって現れるので、測距光と反射測距光との位相差と、参照光と測距光との位相差とを求め、両位相差を減算して測距光と参照光から正確な距離測定が行われることが一般的である。
【０００５】
上記距離測定装置に於ける距離測定では、測距距離に応じて前記位相差が変化することを利用したもので、位相差を△φ、距離をＤ、変調周波数をｆ、光速をＣとすれば、位相差△φは△φ＝４πｆＤ／Ｃ（式１）と表され、距離Ｄは位相差△φを測定することにより求めることができる。実際には２つ以上の大きさの異なる周波数での変調光がそれぞれ測定に使用され、それぞれの分解能に応じて距離値の測定有効桁が決定される様になっている。
【０００６】
次に、図５により上記距離測定装置について説明する。
【０００７】
基準発振器１の信号は分周器２に入力され必要な周波数に分周される。周波数選別器３は発光素子５を駆動する周波数ｋを選別し、発光素子駆動回路４に出力する。該発光素子駆動回路４は周波数ｋで前記発光素子５を駆動し、測距光６を発光させる。
【０００８】
該測距光６は対物レンズ７を通り、測定地点に置かれた測定対象物である反射鏡８で反射測距光９として反射され、該反射測距光９は前記対物レンズ７を通って入射する。入射した前記反射測距光９は受光素子１１に受光され、該受光素子１１から送出された受光信号ｆｄは広帯域増幅フィルタ１２で増幅された後、前記分周器２からの周波数信号ｆｃ＋ｆｄとミキシングされビートダウンされる。ビートダウンされた測距光ビートダウン信号ｆｅは増幅帯域フィルタ１４で増幅され位相差測定器１５に入力される。
【０００９】
又、前記発光素子５から発光されハーフミラー１６で反射され内部光路を通った参照光１７は、前記受光素子１１で受光され、該受光素子１１から送出される受光信号ｆｄは前記広帯域増幅フィルタ１２で増幅された後、ミキシングによりビートダウンされ参照光ビートダウン信号ｆｅ’として、前記増幅帯域フィルタ１４にて増幅され前記位相差測定器１５に入力される。
【００１０】
前記反射測距光９と前記参照光１７は図示しない光路切換器によって択一的に選択され、前記位相差測定器１５では、前記反射測距光９のビートダウン信号ｆｅと前記参照光１７のビートダウン信号ｆｅ’から位相差を求める。更に、前記位相差測定器１５からの信号を基に演算部１８は距離に応じた複数の周波数を組合わせて位相差を求め前記式（１）により距離に換算する。表示器１９は求められた距離を表示する。
【００１１】
上記した従来の距離測定装置では、前記分周器２で分周した周波数に基づいて前記発光素子駆動回路４が前記発光素子５を駆動している。位相差で測定する距離計の精度を高めるには、変調周波数を高くしなければならないが、現在、距離測定装置の光源として広く用いられているレーザダイオードでは数ＧＨｚ程度が上限となり、それ以上の高周波数は望めない。又、前記発光素子５の発光素子駆動回路４は、ノイズの発生源となり易く測定誤差の原因となる虞れがある。
【００１２】
【特許文献１】特開２００１−１３２４５号公報
【００１３】
【非特許文献１】光周波数コム−新しい光のものさし−（http://www.aist.go.jp/aist_j/museum/keisoku/komu/komu.html）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は斯かる実情に鑑み、高精度で安定した測定が可能であり、発光素子駆動回路を省略し、回路構成を簡略化すると共に回路からのノイズの発生を抑制し、測定精度、信頼性を向上させる距離測定装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、レーザ光線として光周波数コムを発生するレーザ装置と、該レーザ装置からのレーザ光線を基準光と測距光に分割する分割手段と、前記基準光を受光して多数のビート信号を出力する基準受光部と、前記測距光を受光して多数のビート信号を出力する測定受光部と、該測定受光部から少なくとも１つのビート信号を取出す第１電気的フィルタと、前記基準受光部から少なくとも１つのビート信号を取出す第２電気的フィルタとを有し、前記第１電気的フィルタから出力されるビート信号を基に得られる位相と前記第２電気的フィルタから出力されるビート信号を基に得られる位相とに基づき位相差を求め、該位相差に基づいて距離を測定する距離測定装置に係り、又第３電気的フィルタを更に有し、該第３電気的フィルタ及び前記第２電気的フィルタに前記基準受光部からのビート信号がそれぞれ入力され、前記第３電気的フィルタの選択するビート信号は前記第１電気的フィルタの選択するビート信号と僅かに差があり、前記第１電気的フィルタと第３電気的フィルタが選択するビート信号からセルフビート信号を生成し、前記第２電気的フィルタは前記セルフビート信号と同じ周波数のビート信号を選択し、前記セルフビート信号と選択したビート信号との位相差に基づいて距離を測定する距離測定装置に係り、又前記レーザ装置に共振器長を変化させる共振器長変更手段を設け、発振周波数を変化させることで測定距離を変える距離測定装置に係り、又前記共振器長変更手段によるレーザ装置の発振周波数に応じた電気的フィルタを備えた距離測定装置に係り、又前記第１電気的フィルタ、前記第２電気的フィルタは同一の周波数のビート信号を選択し、選択されたビート信号と周波数が僅かに異なる周波数信号を発する発振器を有し、前記ビート信号と周波数信号を基にそれぞれビート信号を取出す第１ミキサ、第２ミキサを有し、該第１ミキサと第２ミキサのビート信号の位相差に基づいて距離を測定する距離測定装置に係り、更に又前記発振器の替りに、前記選択されたビート信号と周波数が僅かに異なる周波数を前記基準受光部から取出す第５フィルタを設けた距離測定装置に係るものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、本発明は、レーザ光線として光周波数コムを発生するレーザ装置と、該レーザ装置からのレーザ光線を基準光と測距光に分割する分割手段と、前記基準光を受光して多数のビート信号を出力する基準受光部と、前記測距光を受光して多数のビート信号を出力する測定受光部と、該測定受光部から少なくとも１つのビート信号を取出す第１電気的フィルタと、前記基準受光部から少なくとも１つのビート信号を取出す第２電気的フィルタとを有し、前記第１電気的フイルタから出力されるビート信号を基に得られる位相と前記第２電気的フィルタから出力されるビート信号を基に得られる位相とに基づき位相差を求め、該位相差に基づいて距離を測定し、光周波数コムは非常に安定し、高精度に発せられるので、高精度の測定が可能であり、又発光素子の発光素子駆動回路が不要となり、回路構成が簡略化すると共に発光素子駆動回路からのノイズの発生がなくなる。
【００１７】
又本発明によれば、前記レーザ装置に共振器長を変化させる共振器長変更手段を設け、発振周波数を変化させることで測定距離を変えるので、種々の測定範囲での距離測定が可能となる等の優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。
【００１９】
近年、コンパクトで安定なフェムト秒モード同期パルスレーザ（超短パルス光）が得られる様になり、高機能、高精度計測への応用が急速に広がっている。フェムト秒周波数コム距離計は従来のパルス距離計と異なり、フェムト秒という短い時間幅を利用しているのではない。フェムト秒周波数コム距離計は、フェムト秒モード同期パルスレーザの安定した多数の光周波数モード間ビート成分を利用した光変調距離計である。
【００２０】
フェムト秒モード同期パルスレーザは、フェムト秒という非常に狭い時間幅(パルス幅)を持っており、この１つ１つのパルスは共振器長に依存した一定間隔(繰返し周波数)で発生している。図１（Ａ）に示される様に、１つのパルスは広いスペクトル幅を持ち、光周波数領域では多数の縦モードを持った数ＴＨｚのスペクトルとなる。この縦モードの間隔は一定の間隔で繰返し発生する。又、この間隔の精度は非常に高いことが知られている。
【００２１】
櫛の歯の様に正確な間隔の多数のモードが立つので、光周波数コム（ｃｏｍｂ）と呼ばれている。この光スペクトルをフォトディテクタで光電検出すると、図１（Ｂ）に示される様に、各モード間のビート周波数のみが検出される。これらはモード間ビートと呼ばれている。
【００２２】
該モード間ビートの安定性は即ち繰返し周波数の安定性であり、フェムト秒モード同期パルスレーザに於いては非常に安定している。
【００２３】
この領域に於けるモード間ビートを時間領域に直して考えると、繰返し周波数の整数倍の周波数を持った電気的な波である。即ちフェムト秒モード同期パルスレーザは多数の強度変調波の集まりと見なせる。フェムト秒周波数コム距離計ではこの電気的な波の位相測定により、光変調距離計に於ける変調波の位相測定と同様に距離測定を行う。
【００２４】
ここで、フェムト秒モード同期パルスレーザの発生原理について説明する。
【００２５】
一般のレーザでは共振器中での位相は個々のモードによって様々であり、時間的に同期しているわけではない。然しフェムト秒モード同期パルスレーザの共振器では、各モード間の位相を時間的に同期させ、モード間の位相差を一定にすることでパルスを発生させている。この方法はモード同期と呼ばれている。
【００２６】
各々のモード間で位相同期条件（モード同期）が成立すると、共振器内では各モードが互いに干渉し合い、強め合うパルスピークが出現する。このパルス光の最大強度はモード同期の取れていない場合より大きなものとなる。
【００２７】
発生した各パルスピークの時間間隔はパルス光が共振器中を往復する時間に等しい。つまり共振器内では、多数の光が重なり合い、パルス光として共振器中を往復しているのである。又モード同期によって発生するパルスは、パルス時間幅が短い程、スペクトル幅が広くなる。
【００２８】
実際に超短光パルスによる光周波数コムを発生させるには、広い利得スペクトルを持ったレーザ活性媒質を内蔵する共振器を用い、より多くの縦モードを一定位相間隔で発生する様に励起することが必要である。このモード同期の方法には、能動(強制)モード同期、受動(自己)モード同期の２種類がある。
【００２９】
能動モード同期とは、共振器内に変調器を挿入し、共振器損失を変調周波数で周期的に変化させ、モード間隔を変調周波数と同期させる方法である。
【００３０】
又、受動モード同期は、共振器内に可飽和吸収体の機能を持たせている。例えば、代表的なものに可飽和色素がある。これはレーザ周波数に対して非常に大きな吸収断面積を持つ吸収遷移がある物質からなっている。その為光が可飽和吸収体を通過すると、飽和強度以下の光は吸収され、飽和強度以上の光のみが増幅していく。その為共振器内で往復するパルス光は、次第にパルス幅を狭めていく。現在では固体レーザ結晶が可飽和吸収体の機能を備えている共振器が主流である。１００ｆｓ以下のパルス光の発生には、一般に受動モード同期が用いられている。
【００３１】
尚、光周波数コムを発生するレーザ装置としては、光共振器に電気光学結晶を組込み、ＣＷレーザを光共振器に入射し電気光学結晶で光変調をかけることでも成立する。
【００３２】
次に、図２により第１の実施の形態について説明する。
【００３３】
図２中、２１は超短パルス光発光源、即ちフェムト秒モード同期レーザ装置であり、２２は発振周波数変更手段を示す。該発振周波数変更手段２２は、前記フェムト秒モード同期レーザ装置２１の共振器が内蔵する共振鏡間の距離を変え共振器長を変更して発振周波数を変更するものであり、共振器長は共振鏡を移動させることで変更でき、共振器長変更手段として、例えばピエゾ素子が用いられる。
【００３４】
前記フェムト秒モード同期レーザ装置２１から測距光３１として射出される超短パルス光の光路上に、前記測距光３１の一部を分割するスプリッタ２３が設けられ、該スプリッタ２３を透過した測距光３１は対物レンズ２４を透過して測定対象物２５を照射する。該測定対象物２５は、測定に必要な光量を反射するだけの面性状を有しておればよく、例えば反射プリズム、再帰反射プレート、或は明るい自然物の面等が測定対象物として選択される。
【００３５】
前記測定対象物２５で反射された測距光は、反射測距光３２として受光レンズ２６を透過してフォトディテクタ等（例えばＭＳＭ：Ｍｅｔａｌ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｍｅｔａｌ）の第１受光素子２７を具備する受光部により受光される。尚、前記対物レンズ２４が前記受光レンズ２６を兼ねる様にしてもよい。
【００３６】
前記スプリッタ２３と前記対物レンズ２４との間の前記測距光３１の光路上には第２ハーフミラー２８が設けられ、前記受光レンズ２６と前記第１受光素子２７との間の前記反射測距光３２の光路上には該反射測距光３２を透過する第３ハーフミラー２９が配設され、反射測距光３２は前記第３ハーフミラー２９を通過して前記第１受光素子２７に受光される。前記第２ハーフミラー２８で前記測距光３１の一部は内部参照光３３として反射され、該内部参照光３３は前記第３ハーフミラー２９で反射され、前記第１受光素子２７に入射する様になっている。該第１受光素子２７からは受光信号が第１フィルタ３４を介してミキサ３５に送出される。
【００３７】
前記第２ハーフミラー２８を透過した前記測距光３１の光路と前記第２ハーフミラー２８で反射された前記内部参照光３３の光路とに掛渡って光路切換器（チョッパ）３０が設けられている。該光路切換器３０によって前記測距光３１と内部参照光３３が択一的に選択され、前記第１受光素子２７には前記反射測距光３２と前記内部参照光３３が交互に入射する。
【００３８】
前記スプリッタ２３で分割された測距光３１の一部は、基準光３６としてフォトディテクタ等（例えばＭＳＭ：Ｍｅｔａｌ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｍｅｔａｌ）の第２受光素子３７を具備する受光部で受光される。該第２受光素子３７からの受光信号は、第２フィルタ３８及び第３フィルタ３９にそれぞれ送出され、前記第３フィルタ３９に入力された信号は前記ミキサ３５に送出され、該ミキサ３５で前記第１フィルタ３４からの信号とミキシングされ、第４フィルタ４１を介して位相差測定回路４２に入力される。又、前記第２フィルタ３８に入力された信号も又前記位相差測定回路４２に入力され、該位相差測定回路４２に於いて前記第４フィルタ４１からの信号と前記第２フィルタ３８からの信号の位相が測定され、演算部４３は前記位相差測定回路４２が演算した位相差に基づき前記測定対象物２５迄の距離を演算する。
【００３９】
以下、作用について説明する。
【００４０】
前記フェムト秒モード同期レーザ装置２１により作出された正確なパルス光は、例えば５０ＭＨｚで周期的に発振され、前記スプリッタ２３により前記測距光３１と基準光３６に分割される。発振される個々のパルス光は、フェムト秒モード同期レーザの特性により、周波数差が正確で規則正しい、５０ＭＨｚの周波数間隔の広い周波数帯からなる。
【００４１】
前記スプリッタ２３を通った測距光３１は、更に前記第２ハーフミラー２８により前記測距光３１と内部参照光３３とに分割される。該内部参照光３３と前記測距光３１は前記チョッパ３０により択一的に選択され、順次前記第１受光素子２７に受光される。前記内部参照光３３は測定回路特有の誤差の補正に使われる。前記測距光３１は前記測定対象物２５で反射され、前記反射測距光３２は前記受光レンズ２６から入射し前記第１受光素子２７に受光される。
【００４２】
前記第２受光素子３７に入射した前記基準光３６は、光電変換され、該第２受光素子３７から出力される多数のモード間ビート信号から前記第３フィルタ３９により選択された１つのビート信号と、前記第１受光素子２７で光電変換され、出力される多数のモード間ビート信号から前記第１フィルタ３４により選択された１つのビート信号とが前記ミキサ３５に入力され、入力された２つのビート信号の周波数の和と差の周波数を有する２つのビート信号が前記ミキサ３５で生成される。前記第１フィルタ３４の選択するビート信号と前記第３フィルタ３９の選択するビート信号とは周波数の差が僅かにある。本実施の形態では５０ＭＨｚの差があり、前記ミキサ３５に於いて５０ＭＨｚのセルフビート信号が生成される。
【００４３】
前記第４フィルタ４１にて前記第３フィルタ３９で選択されたビート信号と前記第１フィルタ３４で選択されたビート信号との差の周波数を選択する（以下、前記第４フィルタ４１で選択されたビート信号をセルフビート信号と記す）。
【００４４】
前記第２フィルタ３８は、前記第２受光素子３７で光電変換されたモード間ビート信号から前記セルフビート信号と同じ周波数のビート信号を選択する。前記位相差測定回路４２は前記第２フィルタ３８で選択されたビート信号と前記セルフビート信号から位相差を測定する。
【００４５】
セルフビート信号は前記第１フィルタ３４で選択された前記測距光３１のビート信号の位相が保存されているので、前記セルフビート信号と前記第２フィルタ３８で選択された前記基準光３６のビート信号との位相差が求められ、求めた位相差から前記測距光３１の光路距離（外部光路距離）が測定可能となる。同様にして前記基準光３６のビート信号と前記第１受光素子２７が前記内部参照光３３を受光した場合のセルフビート信号とで前記内部参照光３３の光路距離（内部光路距離）が測定可能となる。
【００４６】
前記内部光路距離を測定し、該内部光路距離と前記外部光路距離とを比較することにより、回路による位相変化を補正して、より正確な距離を測定することが出来る。
【００４７】
前記第１フィルタ３４で選択されたビート信号の周波数で距離を測定しているが、モード間ビート信号は広い周波数帯域にあるので、該第１フィルタ３４、前記第３フィルタ３９で選択するビート信号を変えることで、距離測定に使用する周波数を変更できる。
【００４８】
例えば、前記第１フィルタ３４で１０ＧＨｚを選択した場合、位相差で測定できる距離は１５ｍｍとなり、該第１フィルタ３４で５０ＭＨｚを選択した場合、位相差で測定できる距離は３ｍとなる。周波数を数種類用いて測定範囲を広げながら、精度よく距離を測定する手法は測量装置で一般的に用いられている手法である。尚、前記第１フィルタ３４、第２フィルタ３８、第３フィルタ３９、第４フィルタ４１は電気的素子であっても、電気回路であってもよい。
【００４９】
更に長い距離の測定を必要とする場合、発振周波数が共振器長に依存するフェムト秒モード同期レーザ装置では、共振器長を変更しない限り周波数は変更できない。本実施の形態では５０ＭＨｚより低い周波数はモード間ビート信号で得られないので、３ｍより長い距離を測定することが出来ない。その場合は例えば、光共振器を構成する反射ミラーを移動する様にピエゾ素子で共振器長を変化させると、周波数コムの間隔を変化させることができる。又、共振器長変更手段としてはピエゾ素子に替えて移動ステージ等の移動手段を用いてもよい。
【００５０】
周波数コムの間隔と測定可能な距離とが対応するので、周波数を変化させることで、３ｍを超える距離が測定可能となる。
【００５１】
発振波長の変化によるモード間ビート信号の周波数変化が数ＭＨｚ以下であれば、予め周波数変化分が通過する様に、前記第１フィルタ３４、第２フィルタ３８、第３フィルタ３９の透過特性を選択すればよい。更に、周波数変化が大きい場合は、特性の異なるフィルタを複数用意し、選択する周波数に応じてフィルタを切替える様にしてもよい。又、該フィルタの切替えは前記発振周波数変更手段２２により共振器長を変更させるのと対応して切替える様にしてもよい。
【００５２】
図３は第２の実施の形態を示しており、図３中、図２中で示したものと同等のものには同符号を付してある。尚、光学系は同様な構成であるので、以下は説明を省略してある。
【００５３】
第１受光素子２７からの受光信号は、第１フィルタ３４を介して第１ミキサ４５に入力され、第２受光素子３７からの受光信号は第２フィルタ３８を介して第２ミキサ４６に入力される。前記第１ミキサ４５及び前記第２ミキサ４６には発振器４７によって発生されたミキシング用の周波数４８が入力される。
【００５４】
前記第１ミキサ４５から送出されるビート信号は第３フィルタ４９を介して位相差測定回路４２に送出され、前記第２ミキサ４６から送出されるビート信号は第４フィルタ５１を介して前記位相差測定回路４２に送出される。該位相差測定回路４２によって両ビート信号間の位相が演算され、演算された位相は演算部４３に出力される。
【００５５】
以下、第２の実施の形態に於ける作用について説明する。
【００５６】
該第２の実施の形態では測距光３１、基準光３６より得られるモード間ビート信号から選択した同一の周波数に対して周波数の差が僅かにある周波数信号４８を前記発振器４７で発生させる様にしたものである。
【００５７】
前記第１フィルタ３４、前記第２フィルタ３８は同一の周波数のモード間ビート信号を選択し、前記第１ミキサ４５、前記第２ミキサ４６に入力する。前記第１ミキサ４５、第２ミキサ４６には、選択されたモード間ビート信号と周波数が異なる周波数信号４８が前記発振器４７から入力される。
【００５８】
前記第１ミキサ４５からは、前記第１フィルタ３４で選択された周波数と前記周波数信号４８の周波数との和と差のビート信号が出力される。前記第３フィルタ４９は前記第１ミキサ４５から出力される２つのビート信号の内差の周波数のビート信号を選択する。
【００５９】
前記第２ミキサ４６からは、前記第２フィルタ３８で選択された周波数と前記周波数信号４８の周波数との和と差の２つのビート信号が出力される。前記第４フィルタ５１は前記第２ミキサ４６から出力される２つのビート信号の内差の周波数のビート信号を選択する。
【００６０】
前記位相差測定回路４２に於いて、前記第３フィルタ４９と前記第４フィルタ５１で選択されたビート信号の位相差が演算され、前記演算部４３は演算された位相差に基づき距離を演算する。
【００６１】
尚、内部参照光と前記基準光に基づき内部光路距離を求め外部光路距離を補正することは第１の実施の形態と同様である。
【００６２】
図４は第３の実施の形態を示すものであり、該第３の実施の形態では、図３で示した発振器４７の替りに第５フィルタ５０を設けたものである。該第５フィルタ５０は第２受光素子３７から得られるモード間ビート信号より周波数信号４８を選択し、第１ミキサ４５、第２ミキサ４６に入力する。尚、作用については第２の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】（Ａ）は本発明で利用する光周波数コムのスペクトルの説明図であり、（Ｂ）は光周波数コムを受光素子で受光した場合の受光信号の説明図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態を示す構成図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示す構成図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態を示す構成図である。
【図５】従来例を示す構成図である。
【符号の説明】
【００６４】
２１            フェムト秒モード同期レーザ装置
２２            発振周波数変更手段
２３            スプリッタ
２７            第１受光素子
３１            測距光
３２            反射測距光
３３            内部参照光
３４            第１フィルタ
３５            ミキサ
３７            第２受光素子
３８            第２フィルタ
３９            第３フィルタ
４１            第４フィルタ
４２            位相差測定回路
４５            第１ミキサ
４６            第２ミキサ
４８            周波数信号
４９            第３フィルタ
５０            第５フィルタ
５１            第４フィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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